studi eksperimental pengaruh perlakuan panas...

TUGAS AKHIR– TM141585

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERLAKUAN PANAS PRECIPITATION HARDENING T6 DENGAN VARIASI HOLDING TIME DAN TEMPERATUR SOLUTION TREATMENT TERHADAP SIFAT MEKANIK PADUAN ALUMINIUM ADC 12

I GEDE BRAHMANDA ADITIYA PARAMARTHA NRP. 2111 100 046 Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016

FINAL PROJECT – TM141585

EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECT OF PRECIPITATION HARDENING T6 PAIRED WITH HOLDING TIME AND SOLUTION TEMPERATURE VARIATION TO MECHANICAL PROPERTIES OF ALUMINUM ALLOY ADC 12

I GEDE BRAHMANDA ADITIYA PARAMARTHA NRP. 2111 100 046 Advisor Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT Fakulty of Industrial Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2016

vii

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERLAKUAN PANAS PRECIPITATION HARDENING

T6 DENGAN VARIASI HOLDING TIME DAN TEMPERATUR SOLUTION TREATMENT TERHADAP SIFAT MEKANIK PADUAN

ALUMINIUM ADC 12

Nama Mahasiswa : I Gede Brahmanda Aditiya Paramartha NRP : 2111 100 046 Jurusan : Teknik Mesin Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA.

Abstrak

Salah satu aplikasi penggunaan paduan aluminium ADC 12 pada komponen otomotif yaitu komponen piston. Dalam penggunaan piston pada sebuah engine, piston tersebut membutuhkan karakteristik sifat mekanik yaitu antara lain nilai kekerasan yang tinggi, kekuatan yang baik agar tidak mudah terdeformasi, dan tahan terhadap deformasi pada suhu tinggi. Sehingga paduan aluminium ADC 12 sebagai bahan dasar pembuatan piston perlu diberikan perlakuan agar memiliki sifat mekanik yang dibutuhkan, perlakuan yang dimaksud adalah perlakuan panas precipitation hardening T6.

Perlakuan panas precipitation hardening T6 terdiri dari tiga tahapan yaitu solution treatment yang dilakukan pada dapur pemanas dengan temperatur 510oC, 530oC, dan 550oC serta dalam waktu 3, 4, 5, dan 6 jam. Selanjutnya dilakukan proses quenching dengan media air pada temperatur mencapai 60oC, berikutnya dilakukan proses artificial aging yaitu dengan memanaskan kembali material pada temperatur 150oC selama 4 jam dan langkah terakhir yaitu dilakukan proses quenching kembali.

viii

Hasil dari penelitian ini adalah setelah dilakukannya proses perlakuan panas precipitation hardening T6 terjadi peningkatan nilai impact strength dan nilai hardness dari spesimen as cast ADC 12. Nilai impact strength hasil perlakuan panas precipitation hardening T6 cenderung semakin meningkat seiring dengan bertambahnya holding time, sementara itu akan cenderung menurun jika terjadi peningkatan temperatur solution treatment. Nilai hardness dari spesimen yang telah diberikan perlakuan panas akan meningkat seiring dengan penambahan holding time hingga mencapai nilai maksimum pada holding time 4 jam lalu mengalami penurunan nilai hardness sejalan dengan bertambahnya holding time yang diberikan, sedangkan akan mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya temperatur solution treatment. Peningkatan nilai impact strength dan nilai hardness pada paduan aluminium ADC 12 yang telah diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6 disebabkan oleh tersperoidisasinya silikon yang mengandung CuAl2 yang berperan sebagai presipitat dalam matriks.

Kata kunci: ADC 12, Piston, Sifat Mekanik, Precipitation Hardening T6, Presipitat

ix

EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECT OF PRECIPITATION HARDENING T6 PAIRED WITH

HOLDING TIME AND SOLUTION TEMPERATURE VARIATION TO MECHANICAL PROPERTIES OF

ALUMINUM ALLOY ADC 12

Name : I Gede Brahmanda Aditiya Paramartha NRP : 2111 100 046 Major : Mechanical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA.

Abstract

Piston in automotive component is one example of the use of Aluminum Alloy ADC 12. In an engine, the use of alloy for piston is essentially determined by its mechanical properties, such as hardness, strength against deformation and stability under high temperature. Therefore, in order to meet desired alloy for its utilization in piston component, an experiment involving heat precipitation hardening T6 treatment to the Aluminum ADC 12 is need to be conducted.

The precipitation hardening T6 is consisted of 3 main stages: (1) solution treatment; (2) quenching; and (3) artificial aging. The solution treatment is done under temperature variation of 510oC, 530oC and 550oC, each in 3, 4, 5 and 6 hours of holding time. After the solution treatment, the specimens is quenched in 60oC water media, continued by artificial aging treatment by heating the specimens under temperature of 150oC in 4 hours. After the whole process, the specimens are quenched back.

The result shows significant improvement of impact strength and hardness value, along with the addition of heat treatment to as cast ADC 12. The value of impact strength is observed higher along with the longer holding time, but lower

x

along with the increasing temperature during solution treatment. Whilst, the hardness value is higher along with the longer holding time, until reaching maximum hardness value after 4 hours holding time. However, the hardness value is observed decreasing along with the longer holding time, but increasing along with the increasing temperature during solution treatment. The increasing value of impact strength and hardness in Aluminum Alloy ADC 12 after heat precipitation hardening T6 treatment happens due to the presence of spherodized Silicone that contains CuAl2, which contribute significantly as precipitate in the matrix.

Keyword: ADC 12, Mechanical Characteristics, Piston, Precipitate, Precipitation Hardening T6

xi

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat bimbingan-Nya penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

“Studi Eksperimental Pengaruh Perlakuan Panas

Precipitation Hardening T6 dengan Variasi Holding Time dan

Temperatur Solution Treatment Terhadap Sifat Mekanik

Paduan Aluminium ADC 12”

Akhirnya pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada orang – orang di sekitar penulis yang secara langsung maupun tidak langsung ikut terlibat dalam penulisan tugas akhir ini. Secara khusus penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibunda terkasih Ni Nyoman Werni dan Ayah tersayang I Nyoman Sudiatna yang selalu mendukung di kala susah dan senang,

2. Ni Made Mahela Adhistaya Kristiyanti, salaku adik yang tidak pernah gagal membuat tertawa di kala sedang terpuruk.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang senantiasa sabar dalam memberi saran, motivasi, dan ilmu yang sangat bermanfaat.

4. Bapak Yusuf Kaelani selaku dosen wali yang selalu memotivasi penulis selama masa perkuliahan di Teknik Mesin.

5. Bapak Wahyu Wijanarko, ST, MSc, Bapak Ir. Hari Subiyanto, MSc, dan Bapak Suwarno, ST, MSc, Ph.D, selaku dosen penguji yang memberi banyak saran dan masukan.

xii

6. Meka Damayanti, Desak Raka, Desak Ayu Puspita, Adik Lia, Adik Icha, Galuh, dan Wisnu sebagai keluarga yang senantiasa saling menyemangati agar semua bisa sukses.

7. Luh Laksmi Dharayanti Satria, sebagai sahabat hidup yang selalu membantu penulis tanpa perlu dimintai bantuan.

8. Teman – teman rakyat Laboratorium Metalurgi, khususnya teman seperjuangan Tugas Akhir terimakasih atas kerjasamanya selama ini.

9. Teman – teman kontrakan Kroco Academy yaitu Alvin, Arik, Iga, Cubek, Arya, dan Pariy, yang mana selalu ada disaat suka maupun duka.

10. Semua teman – teman yang ada di Jurusan Teknik Mesin, khususnya M-54 , terima kasih banyak.

11. Serta semua pihak yang telah memberikan dukungan dan bantuannya yang tidak bisa disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan. Kritik dan saran penulis harapkan untuk perbaikan di masa mendatang. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Surabaya, 25 Januari 2016 Penulis

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK............................................................................. vii

ABSTRACT........................................................................... ix

KATA PENGANTAR........................................................... xi

DAFTAR ISI.......................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR............................................................. xvii

DAFTAR TABEL................................................................. xx

BAB 1 PENDAHULUAN..................................................... 1

1.1 Latar Belakang............................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah....................................................... 2

1.3 Batasan Masalah......................................................... 3

1.4 Tujuan Penulisan........................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian...................................................... 3

1.6 Sistematika Laporan................................................... 4

BAB 2 DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA...... 5

2.1 Dasar Teori................................................................. 5

2.1.1 Aluminium dan Paduannya............................ 5

2.1.2 Diagram Fasa Al – Si – Cu............................. 7

xiv

2.1.3 Aluminium ADC 12....................................... 9

2.1.4 Mekanisme Penguatan Melalui Proses Precipitation Hardening T6.......................... 10

2.1.5 Precipitation Hardening T6 Paduan Aluminium ADC 12...................................... 14

2.2 Tinjauan Pustaka......................................................... 15

BAB 3 METODOLOGI........................................................ 19

3.1 Flowchart Penelitian................................................... 19

3.2 Material....................................................................... 20

3.2.1 Material yang Digunakan................................ 20

3.2.2 Bentuk Spesimen Uji....................................... 21

3.3 Peralatan yang Digunakan........................................... 22

3.3.1 Dapur Solution Treatment................................ 22

3.3.2 Dapur Aging..................................................... 23

3.3.3 Peralatan Grinding dan Polishing.................... 23

3.3.4 Peralatan Etsa (etching).................................... 24

3.3.5 Peralatan Pengamatan Struktur Mikro............. 24

3.3.6 Mesin Uji Impact.............................................. 25

3.3.7 Peralatan Uji Hardness.................................... 25

3.4 Langkah – langkah Percobaan..................................... 26

3.4.1 Perlakuan Panas............................................... 26

3.4.2 Pengujian Impact............................................. 28

xv

3.4.3 Pengujian Hardness......................................... 28

3.4.4 Pengujian Metallography................................. 28

3.5 Desain Percobaan........................................................ 30

BAB 4 DATA HASIL PENELITIAN.................................. 35

4.1 Data Hasil Pengujian Awal ADC 12............................ 35

4.1.1 Pengujian Differential Scanning Calorimetry... 35

4.1.2 Pengujian Komposisi Kimia pada Spesimen As

Cast.................................................................... 36

4.1.3 Pengujian Mekanik pada Spesimen As Cast..... 38

4.1.4 Pengujian Metallography pada Spesimen As

Cast.................................................................... 38

4.2 Struktur Mikro Hasil Perlakuan Panas Precipitation

Hardening T6............................................................... 39

4.3 Pengaruh Terhadap Impact Strength............................ 43

4.4 Pengaruh Terhadap Hardness...................................... 47

4.5 Data Hasil Pengamatan Scanning Electron

Microscope (SEM)....................................................... 53

BAB 5 PEMBAHASAN........................................................ 57

5.1 Pengaruh Holding Time dan Temperatur Solution

Treatment Terhadap Struktur Mikro ADC 12............ 58


Treatment Terhadap Impact Strength ADC 12.......... 61


Treatment Terhadap Hardness ADC 12.................... 62

xvi

BAB 6 KESIMPULAN & SARAN...................................... 65

6.1 Kesimpulan.................................................................. 65

6.2 Saran............................................................................ 66

Daftar Pustaka......................................................................... 67

Lampiran................................................................................. 69

Biografi Penulis...................................................................... 71

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram fasa paduan Al – Si – Cu (a) dan diagram fasa Al – Si – Cu secara vertikal dengan kandungan Si sebesar 10 % (b).........

8

Gambar 2.2 Skema proses perlakuan panas dengan cara precipitation hardening................................

11

Gambar 2.3 (a) Supersaturated solute solution, (b) fasa θ” precipitate (Al-Cu) mulai terbentuk, (c) fasa θ.............................................................

13

Gambar 2.4 Skema kekuatan atau kekerasan sebagai fungsi log waktu aging pada temperatur konstan selama presipitasi............................

13

Gambar 2.5 Grafik nilai energi vs waktu solution treatment dari temperatur solution treatment 540oC, 550oC, 560oC.....................................

16

Gambar 2.6 Grafik nilai kekerasan vs waktu solution pada temperatur 540oC, 550oC, dan 560oC.............................................................

16

Gambar 2.7 Grafik nilai impact strength vs temperatur solution treatment yaitu sebesar 465oC, 490oC, 525oC................................................

17

Gambar 2.8 Grafik nilai kekerasan material spesimen berbanding dengan waktu solution treatment pada temperatur 465oC, 490oC, 525oC...........

18

Gambar 3.1 Flowchart penelitian..................................... 19

Gambar 3.2 Standar Y-Block yang digunakan pada penelitian.......................................................

21

Gambar 3.3 Dimensi spesimen uji impact........................ 21

xiv

Gambar 3.4 Spesimen uji metalography........................... 22

Gambar 3.5 Dapur solution treatment............................... 22

Gambar 3.6 Dapur untuk proses aging............................. 23

Gambar 3.7 Mesin grinding dan polishing....................... 23

Gambar 3.8 Peralatan pengamatan struktur mikro............ 24

Gambar 3.9 Mesin uji impact............................................ 25

Gambar 3.10

Mesin uji hardness........................................ 25

Gambar 3.11

Skema perlakuan panas precipitation hardening pada temperatur 540oC (a), 550oC (b), dan 560oC (c)..........................................

27

Gambar 3.12

Ilustrasi spesimen pengujian kekerasan........ 28

Gambar 4.1 Data perbandingan heatflow dengan temperatur pemanasan pada pengujian DSC spesimen as cast............................................

36

Gambar 4.2 Struktur mikro awal material as cast ADC 12 (a) perbesaran 500x (b) perbesaran 1000x.....

36

Gambar 4.3 Struktur mikro pada variasi temperatur 510oC dengan holding time 3, 4, 5, 6 jam perbesaran 1000x..........................................

40


40

xv


41

Gambar 4.6 Penampang patahan spesimen impact setelah dilakukan pengujian......................................

43

Gambar 4.7 Grafik impact strength vs holding time untuk spesimen ADC 12 yang telah diberi perlakuan panas precipitation hardening T6.

45

Gambar 4.8 Grafik impact strength vs temperatur solution treatmen untuk spesimen ADC 12 yang telah diberi perlakuan panas precipitation hardening T6...........................

46

Gambar 4.9 Spesimen ADC 12 yang telah diuji hardness. 50

Gambar 4.10

Grafik nilai hardness vs holding time pada spesimen ADC 12 yang telah mengalami perlakuan panas precipitation hardening T6.

50

Gambar 4.11

Grafik nilai hardness vs temperatur solution treatment pada spesimen ADC 12 yang telah mengalami perlakuan panas precipitation hardening T6.................................................

52

Gambar 4.12

Hasil pengamatan SEM pada penampang pola patahan spesimen as cast dengan perbesaran 1500x..........................................

53

Gambar 4.13

Hasil pengamatan SEM pada spesimen yang memiliki nilai impact strength terendah dengan pembesaran 1500x............................

54

Gambar 4.14

Hasil pengamatan SEM dengan pembesaran 1500x pada spesimen dengan nilai impact strength tertinggi.

54

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sistem kodifikasi pada paduan wrought aluminium....................................................... 6

Tabel 2.2 Sistem kodifikasi pada paduan cast aluminium....................................................... 6

Tabel 2.3 Komposisi paduan aluminium menurut standar JIS H 5302..........................................

9

Tabel 2.4 Sifat mekanik paduan aluminium menurut JIS H 5302.............................................................

9

Tabel 3.1 Elemen Paduan JIS ADC 12............................ 20

Tabel 3.2 Jumlah spesimen yang dibutuhkan untuk tiap pengujian pada variasi temperatur dan waktu solution treatment...........................................

30

Tabel 3.3 Rancangan Penelitian Untuk Temperatur 510oC............................................................... 31



Tabel 3.6 Rancangan Penelitian Untuk As Cast.............. 34

Tabel 4.1 Data hasil pengujian unsur kimia spesimen ADC 12...........................................................

37

Tabel 4.2 Data hasil pengujian sifat mekanik material as

cast ADC 12.................................................... 38

Tabel 4.3 Data hasil pengujian impact pada variasi temperatur 510oC............................................

43


44

xiv


44

Tabel 4.6 Data hasil pengujian kekerasan pada variasi temperatur 510oC............................................

48


48

Tabel 4.7 Lanjutan.......................................................... 49


49

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan produsen logam aluminium terbesar dibandingkan dengan negara anggota ASEAN lainnya, yaitu pada tahun 2012 tercatat produksi logam aluminium sebesar 250.000 ton. [9] Produksi logam aluminium ini mendorong meningkatnya penggunaan logam aluminium di berbagai sektor industri, salah satu sektor industri yang paling banyak menggunakan logam aluminium adalah industri otomotif. Dalam industri otomotif, logam aluminium beserta paduannya adalah logam paduan yang umum digunakan karena memiliki sifat tahan terhadap korosi, memiliki bobot yang ringan, dan kemampuan mudah dibentuk yang baik.

Komponen otomotif yang berbahan dasar logam paduan aluminium yaitu antara lain adalah blok mesin, kepala silinder, pijakan kaki, dan piston. Pada proses pembuatan piston, digunakan bahan dasar logam paduan aluminium seri ADC 12. Aluminium seri ADC 12 sering digunakan tidak hanya pada pembuatan piston namun pada pembuatan komponen lainnya, karena aluminium seri ADC 12 mudah untuk ditemui dipasaran dan memiliki karakteristik sifat mekanik yang baik dibandingkan dengan aluminium jenis lainnya.

Karakteristik sifat mekanik yang dibutuhkan untuk bahan dasar pembuatan piston sebuah engine adalah kekerasan, kekuatan, dan tahan terhadap deformasi pada suhu tinggi. Beberapa sifat mekanik yang telah disebutkan tersebut sangatlah dibutuhkan oleh piston itu sendiri, mengingat kerja dari piston sangatlah berat yaitu harus tahan terhadap beban impact yang dikarenakan oleh ledakan pembakaran bahan bakar yang bercampur udara pada ruang bakar, harus tahan terhadap keausan karena terus bergesekan

2 dengan silinder engine, dan harus memiliki nilai kekuatan yang tinggi agar tidak mudah terdeformasi (rusak atau pecah) saat beroperasi pada temperatur yang tinggi dan waktu operasi yang lama.

Melihat kebutuhan akan sifat mekanik yang harus dipenuhi pada proses pembuatan piston, maka logam paduan aluminium seri ADC 12 dirasa kurang mampu untuk memenuhi kebutuhan tersebut sehingga perlu untuk dilakukan proses lanjutan untuk dapat meningkatkan sifat mekanik dari logam paduan aluminium seri ADC 12 tersebut, proses lanjutan yang dapat dilakukan meningkatkan sifat mekanik aluminium seri ADC 12 secara signifikan adalah dengan proses perlakuan panas. Proses perlakuan panas yang dilakukan untuk dapat meningkatkan sifat mekanik agar sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan adalah precipitation hardening T6.

Proses perlakukan panas precipitation hardening T6 yang diterapkan pada aluminium ADC 12 memiliki tujuan agar dapat meningkatkan nilai kekerasan dan ketangguhan dari logam paduan aluminium tersebut secara signifikan. Oleh karena melihat perlunya dilakukan proses lanjutan pada logam paduan aluminium ADC 12 tersebutlah yang melatar belakangi dilakukannya penelitian ini, dengan mengambil perlakuan panas precipitation hardening T6 yang divariasikan pada bagian temperatur solution treatment dan holding time dengan melihat pengaruhnya terhadap perubahan sifat mekanik dan struktur mikro logam paduan aluminium ADC 12.

1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh solution treatment terhadap impact

strength dan kekerasan pada logam paduan aluminium ADC 12.

3

2. Bagaimana pengaruh solution treatment terhadap struktur

mikro pada logam paduan aluminium ADC 12.

1.3 Batasan Masalah Agar penelitian yang dilakukan tidak terlalu meluas

sehingga penelitian ini dapat mencapai tujuan yang telah ditentukan, maka diperlukan batasan masalah sebagai berikut:

1. Peralatan yang digunakan untuk melakukan perlakuan panas pada spesimen uji masih dalam kondisi baik.

2. Komposisi paduan aluminium ADC 12 setelah pengecoran dianggap homogen pada seluruh bagian benda uji.

3. Pengaruh proses pembuatan spesimen seperti pemotongan, pengerindaan, dan pemolesan terhadap struktur mikro dianggap kecil dan diasumsikan sama untuk masing – masing spesimen.

4. Hasil cacat dan porositas hasil pengecoran diabaikan. 5. Pengaruh natural aging diabaikan.

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian yang dilakukan adalah bertujuan untuk sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh solution treatment terhadap impact strength dan kekerasan pada logam paduan aluminium ADC 12.

2. Untuk mengetahui bagaimana pengaruh solution treatment terhadap struktur mikro pada logam paduan aluminium ADC 12.

1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

1. Perusahaan industri pengecoran atau pengolahan logam dapat mengaplikasikan proses pembuatan piston mobil dengan baik.

2. Dapat diaplikasikan untuk pembuatan piston mesin kendaraan bermotor contohnya mesin Sinjay.

4

3. Sebagai kontribusi pengetahuan dan teknologi dalam bidang ilmu material khususnya metalurgi.

1.6 Sistematika Penulisan Laporan Laporan penelitian ini disusun secara sistematis dan

dibagi dalam beberapa bab dengan rincian sebagai berikut: Bab 1 Pendahuluan

Bab ini berisikan penjelasan latar belakang, permasalahan, maksud dan tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan laporan.

Bab 2 Tinjauan Pustaka Bab ini berisikan teori dan fakta yang digunakan sebagai dasar untuk melakukan rujukan dan pembahasan permasalahan yang diangkat pada tugas akhir ini.

Bab 3 Metodologi Berisi uraian urutan proses pengerjaan yang meliputi pengambilan data, tahap perlakuan panas, dan tahap pengujian.

Bab 4 Data Hasil Penelitian Pada bab ini akan dilakukan analisa dari data yang didapatkan, disertai dengan grafik yang dihasilkan dari data yang ada.

Bab 5 Pembahasan Pada bab ini akan dilakukan pembahasan dari percobaan yang telah dilakukan dengan membandingkan nilai impact strength, nilai hardness, dan pengaruhnya terhadap perubahan struktur mikro dari hasil percobaan.

Bab 6 Kesimpulan dan Saran Bab ini berisi kesimpulan dan saran untuk pengembangan tugas akhir ini nantinya.

5

BAB 2

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori 2.1.1 Aluminium dan Paduannya

Aluminium merupakan logam yang paling banyak terdapat di lapisan kerak bumi. Pada umumnya, aluminium terdapat secara alami sebagai mineral bauksit sehingga harus diproses lebih lanjut dengan cara proses Bayer dan Hall – Heroult untuk mendapatkan aluminium murni. Secara umum, aluminium memiliki keuntungan sebagai berikut:

1. Ringan, dengan massa jenis 2,7 gram/cm3. 2. Memiliki castability dan keuletan yang baik. 3. Memiliki sifat tahan terhadap korosi karena memiliki

oksida protektif pada permukaannya. 4. Memiliki konduktivitas listrik dan panas yang baik. 5. Nilai kekuatannya dapat bervariasi, bahkan melebihi baja

struktural [4].

Aluminium murni mempunyai sifat mampu cor dan sifat mekanik yang kurang baik. Oleh karena itu, dipergunakan paduan aluminium karena sifat mekanisnya akan diperbaiki dengan menambahkan unsur tembaga, silisium, magnesium, mangan, nikel, dan sebagainya. Coran paduan aluminium memiliki berat jenis yang ringan dan merupakan penghantar panas yang baik. Paduan Al – Si, Al – Cu – Si, dan Al – Si – Mg adalah contoh paduan aluminium yang banyak digunakan untuk komponen – komponen permesinan. Sedangkan Al – Cu – Ni – Mg dan Al – Si – Cu – Ni – Mg adalah contoh deretan paduan yang banyak dipergunakan pada komponen mesin yang tahan panas, dan Al – Mg untuk bagian – bagian yang tahan korosi.

Oleh karena itu, aluminium banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari, mulai dari kebutuhan rumah tangga hingga komponen struktural dengan sifat mekanik yang

6

baik seperti komponen otomotif. Aluminium dapat diklasifikasikan menjadi paduan wrought aluminium dan paduan cast aluminium. Paduan wrought aluminium difabrikasi dengan proses pembentukan (forming), sedangkan paduan cast aluminium difabrikasi dengan proses pengecoran. Pada umumnya, kedua klasifikasi tersebut dikodifikasi berdasarkan unsur paduan utamanya. Kodifikasi dari paduan wrought aluminium dan cast aluminium dapat dilihat pada tabel 2.1 dan tabel 2.2

Tabel 2.1 Sistem kodifikasi pada paduan wrought aluminium

Paduan Unsur Paduan Utama 1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx 9xxx

Aluminium murni, tidak ada tambahan unsur paduan penting Tembaga Mangan Silikon Magnesium Magnesium dan silikon Seng Unsur lain seperti besi atau timah Unassigned

Tabel 2.2 Sistem kodifikasi pada paduan cast aluminium

Paduan Unsur Paduan Utama 1xx.x 2xx.x 3xx.x 4xx.x 5xx.x 6xx.x 7xx.x 8xx.x 9xx.x

Aluminium murni, maksimal 99% Tembaga Silikon, dengan tambahan tembaga atau magnesium Silikon Magnesium Unused Seng Timah Unsur lain

Metode untuk meningkatkan kekuatan paduan aluminium ada dua cara yaitu peningkatan kekuatan melalui

7

deformasi plastis atau pengerjaan dingin (cold working) dan perlakuan panas precipitation hardening. Oleh karena itu, paduan aluminium dapat diklasifikan lagi berdasarkan pada kemampuan suatu paduan tersebut diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Klasifikasi paduan aluminium yang dimaksud adalah heat – treatable dan non - heat treatable. Berikut adalah perlakuan panas utama yang bisa diberikan pada paduan aluminium:

1. F yaitu as cast. 2. O yaitu diberi perlakuan panas annealing. 3. T4 yaitu solution treatment dan pendinginan cepat

(quenching). 4. T5 yaitu quenching dan artificial aging dari kondisi as

cast. 5. T6 yaitu solution treatment, quenching dan artificial

aging. 6. T7 yaitu solution treatment, quenching, dan diberi

artificial aging hingga kondisi overaging. [2]

Perlakuan panas tersebut merupakan kodifikasi tambahan untuk memberikan informasi tentang perlakuan panas yang telah diberikan pada suatu paduan aluminium.

2.1.2 Diagram Fasa Al – Si – Cu Paduan Al – Si – Cu memiliki sifat mampu cor

yang baik, tahan korosi, dapat diproses dengan permesinan, dan dapat dilas. Diagram fasa dari Al – Si – Cu ditunjukkan pada gambar 2.1, diagram ini digunakan sebagai pedoman umum untuk menganalisa perubahan fasa pada proses pengecoran paduan Al – Si – Cu.

8

Fungsi lain dari unsur silikon dapat mereduksi koefisien ekspansi termal dari paduan aluminium. Selama pemanasan terjadi, pemuaian volume paduan tidak terlalu besar. Hal ini akan menjadi sangat penting saat proses pendinginan dimana akan terjadi pengusutan volume paduan aluminium. [1]

Gambar 2.1 Diagram fasa paduan Al – Si – Cu (a) dan diagram fasa Al – Si – Cu secara vertikal dengan kandungan Si sebesar 10 % (b). [11]

(b)

(a)

9

2.1.3 Aluminium ADC 12

ADC 12 merupakan paduan aluminium tuang yang mengikuti tatanama JIS (Japan Industrial Standart). Paduan aluminium ADC 12 ini memiliki kesetaraan dengan paduan aluminium 384.0-F dan 383.0-F. [8] Menurut standar klasifikasi AA, aluminium jenis ini termasuk ke dalam paduan Al-Si-Cu. Paduan aluminium ADC 12 mempunyai beberapa unsur penyusun dan persentase jumlah tiap unsurnya, berikut adalah komposisi beberapa jenis paduan aluminium menurut standar JIS H 5302 yang disajikan pada tabel 2.3.

Tabel 2.3 Komposisi paduan aluminium menurut standar JIS H 5302. [7]

JIS ISO Cu Si Mg Zn Fe Mn Ni Sn Pb Ti Al ADC1 <0,1 11,0-

13,0 <0,3 <0,5 <1,3 <0,3 <0,5 <0,1 Rem.

ADC1C Al-Si12CuFe

<1,2 11,0-13,5

<0,3 <0,5 <1,3 <0,5 <0,3 <0,1 <0,2 <0,2 Rem.

ADC2 Al-Si12Fe

<0,10 11,0-13,5

<0,10 <0,1 <1,3 <0,5 <0,1 <0,05 <0,1 <0,2 Rem.

ADC3 <0,6 90-10 0,4-0,6

<0,5 <1,3 <0,3 <0,5 <0,1 Rem.

ADC5 <0,2 <0,3 4,0-8,5

<0,1 <1,8 <0,3 <0,1 <0,1 Rem.

ADC6 <0,1 <1,0 2,5-4,0

<0,4 <0,8 0,4-0,6

<0,1 <0,1 Rem.

ADC7 Al-Si5Fe

<0,10 4,5-6,0 <0,1 <0,1 <1,3 <0,5 <0,1 <0,1 <0,1 <0,2 Rem.

ADC8 Al-Si6Cu4Fe

3,0-5,0 5,0-7,0 <0,3 <2,0 <1,3 0,2-0,6

<0,3 <0,1 <0,2 <0,2 Rem.

ADC10 2,0-4,0 7,5-9,5 <0,3 <1,0 <1,3 <0,5 <0,5 <0,2 Rem. ADC10Z 2,0-4,0 7,5-9,5 <0,3 <3,0 <1,3 <0,5 <0,5 <0,2 Rem. ADC11 Al-

Si8Cu3Fe

2,5-4,0 7,5-9,5 <0,3 <1,2 <1,3 <0,6 <0,5 <0,2 <0,3 <0,2 Rem.

ADC12 1,5-3,5 9,6-12,0 <0,3 <1,0 <1,3 <0,5 <0,5 <0,2 Rem. ADC12Z 1,5-3,5 9,6-12,0 <0,3 <3,0 <1,3 <0,5 <0,5 <0,2 Rem.

Selain itu pada paduan aluminium ADC 12 juga terdapat sifat mekanik yang terkandung pada aluminium paduan tersebut beserta pembanding dengan aluminium jenis lain yaitu seperti terlihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Sifat mekanik paduan aluminium menurut JIS H 5302. [7]

10

JIS Tensile Strength

Mpa min. Yield Strength

Mpa min Brinell Hardness HB HRB

Average ASTM Average ASTM Average ASTM Average ADC1 250 290 172 130 71,2 72 36,2 ADC3 279 320 179 170 71,4 76 36,7 ADC5 213 310 145 190 64,4 74 30,1 ADC6 266 280 172 64,7 67 27,3 ADC10 241 320 157 160 73,6 83 39,4 ADC12 228 310 154 150 74,1 86 40,0 ADC14 193 320 188 250 76,8 108 43,1

Paduan aluminium ADC 12 juga disebut dengan paduan Al – Si – Cu yaitu paduan aluminium yang mengandung tembaga dengan rentang 1,5 – 3,5 wt % memiliki sifat – sifat mekanik dan mampu mesin yang baik, sedangkan mampu cornya tidak begitu baik. Oleh karena itu paduan aluminium Al – Si – Cu dibuat dengan menambahkan unsur silikon hingga tercapai standar sebesar 9,6 – 12,0 wt % untuk memperbaiki sifat mampu cornya. Paduan ini dipakai untuk bagian – bagian kendaraan bermotor dan beberapa peralatan industri. Biasanya didalam paduan ini tidak hanya terdapat unsur Si dan Cu sebagai unsur paduan utamanya, tetapi tidak jarang ditemukan unsur – unsur paduan lainnya dalam jumlah kecil.

2.1.4 Mekanisme Penguatan Melalui Proses Precipitation Hardening T6

Tidak semua paduan aluminium dapat diberi perlakuan panas. Paduan aluminium yang dapat diberi proses heat treatment hanya paduan aluminium dari kelompok 2XX.X, 3XX.X, dan 7XX.X yang mana kelompok paduan aluminium tersebut memiliki elemen paduan utama yaitu tembaga, magnesium, dan seng. Paduan aluminium dari kelompok lainnya dapat ditingkatkan sifat mekaniknya hanya dengan pekerjaan dingin (cold working) karena pengerasan presipitasi tidak terjadi didalamnya. [3]

11

Precipitation hardening atau age hardening

merupakan mekanisme perlakuan panas pada paduan aluminium yang bertujuan untuk meningkatkan nilai kekuatan dan kekerasan dari paduan aluminium tersebut. Kenaikan kekuatan tersebut diakibatkan oleh terhambatnya pergerakan dislokasi akibat timbulnya partikel – partikel kecil dalam skala nano yang tersebar merata pada matriks. Partikel – partikel kecil tersebut, pada umumnya disebut presipitat, timbul setelah paduan aluminium diberi perlakuan panas.

Gambar 2.2 Skema proses perlakuan panas dengan cara precipitation hardening. [6]

Tahap pertama dalam proses precipitation

hardening adalah solution heat treatment. Tahapan proses ini merupakan pemanasan logam paduan aluminium dalam dapur pemanas dengan temperatur kurang dari 577oC atau hingga mencapai zona satu fasa dan dilakukan penahanan atau holding time sesuai dengan jenis dan ukuran benda kerja, pada tahap ini terjadi pelarutan fasa – fasa yang ada menjadi larutan padat. Tujuan dari proses ini yaitu untuk mendapatkan larutan padat yang mendekati homogen (fasa tunggal).

Tahap kedua adalah quenching, tahap ini merupakan tahap yang paling kritis dalam proses perlakuan panas, yaitu dengan cara mendinginkan logam yang telah dipanaskan dalam dapur pemanas kedalam media pendingin

Perlakuan Panas Precipitation

Waktu

Perlakuan Panas Solution

Temperatur

12

biasanya digunakan air. Dipilihnya air sebagai media pendingin pada proses quenching karena air merupakan media pendingin yang cocok untuk logam – logam yang memiliki tingkat kekerasan atau hardenability yang relatif rendah seperti logam paduan aluminium. Pendinginan dilakukan secara cepat, dari temperatur solution treatment ke temperatur yang lebih rendah, pada umumnya mendekati temperatur ruang. Tujuan dilakukan quenching adalah agar larutan padat homogen yang terbentuk pada solution heat treatment dan kekosongan atom dalam keseimbangan termal pada temperatur tinggi tetap pada tempatnya. Pada tahap quenching akan menghasilkan larutan padat lewat jenuh (super saturated solid solution) yang merupakan fasa tidak stabil pada temperatur biasa atau temperatur ruang. Pada proses quenching tidak hanya menyebabkan atom terlarut tetap ada dalam larutan, namun juga menyebabkan jumlah kekosongan atom tetap besar. Adanya kekosongan atom dalam jumlah besar dapat membantu proses difusi atom pada temperatur ruang untuk membentuk zona Guinier – Preston. Zona Guinier – Preston adalah kondisi didalam paduan dimana terdapat agregasi atom padat atau pengelompokan atom padat. [10]

Tahap ketiga adalah penuaan (aging) pada paduan aluminium dibedakan menjadi dua, yaitu penuaan alami (natural aging) dan penuaan buatan (artificial aging). Pada tahap ketiga ini dimana α jenuh dan αSS dipanaskan dibawah suhu solvus untuk menghasilkan sebuah endapan halus terdispersi. Atom berdifusi hanya pada jarak pendek di temperatur aging. Karena α jenuh tidak stabil, atom tembaga tambahan berdifusi ke nukleasi dan presipitat tumbuh. Pembentukan endapan terdispersi halus dalam paduan ini adalah tujuan dari precipitation hardening. Dalam proses precipitation hardening paduan Al – Si – Cu, dikenali 3 struktur yaitu yang pertama adalah GP – 1 zona, GP – 2 zona (juga disebut θ”), fasa θ’, dan fasa θ - (CuAl2).

13

Pada tahap artificial aging dalam proses age

hardening dapat dilakukan beberapa variasi perlakuan yang dapat mempengaruhi hasil dari proses age hardening. Salah satu variasi tersebut adalah variasi temperatur artificial aging. Temperatur artificial aging dapat ditetapkan pada temperatur saat pengkristalan paduan aluminium (150oC), dibawah temperatur pengkristalan atau diatas temperatur pengkristalan logam paduan aluminium. Artificial aging berlangsung pada temperatur antara 100oC – 200oC.

Gambar 2.3 (a) Supersaturated solute solution, (b) fasa θ” precipitate mulai terbentuk, (c) fasa θ. [6]

Pada gambar 2.3 menunjukkan terbentuknya kembali fasa keseimbangan pada proses aging aluminium – tembaga sehingga paduan akan kembali ke fasa awal yaitu θ sedangkan kekerasan sebagai fungsi dari logaritma waktu aging pada temperatur konstan selama pengerasan presipitasi dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Skema kekuatan atau kekerasan sebagai fungsi log waktu aging pada temperatur konstan selama presipitasi. [6]

Kek

uata

n da

n ke

kera

san

Log waktu

14

2.1.5 Precipitation Hardening T6 Paduan Aluminium ADC 12

Proses precipitation hardening T6 pada paduan aluminium ADC 12 terdiri dari tahapan solution treatment, proses quenching, dan diakhiri dengan tahapan aging. Tahapan solution treatment merupakan langkah awal dari proses precipitation hardening. Tahapan ini bertujuan untuk melarutkan silikon dan tembaga agar mendapatkan sebuah larutan padat homogen. Temperatur pemanasan pada solution treatment tidak boleh melebihi temperatur lebur batas butirnya (boundary melting). [2]

Untuk paduan aluminium ADC 12, proses pemanasan tidak boleh melebihi 577oC (garis eutektik) dimana setelah melewati temperatur ini akan terjadi proses meleburnya batas butir dan terjadi perubahan fasa dari larutan padat jenuh menjadi fasa campuran padat dan liquid sehingga mengganggu pembentukan larutan padat jenuh dan mengakibatkan turunnya kekuatan.

Dibutuhkan waktu yang cukup agar silikon dan tembaga dapat terlarut. Jumlah persentase silikon lebih banyak dari persentase tembaga. Hal ini mengakibatkan adanya silikon yang tidak berikatan dengan tembaga. Silikon yang tidak berikatan dengan tembaga akan larut ke dalam fasa α-Al menjadi campuran eutektik Al – Si – Cu.

Proses quenching merupakan tahapan kedua yang dilakukan dengan tujuan mendapatkan larutan padat jenuh (supersaturated solid solution) dimana larutan ini nantinya akan menjadi embrio dari presipitat ketika dilakukan proses aging. Tahapan aging merupakan proses pertumbuhan presipitat. Pada paduan aluminium ADC 12, presipitat yang muncul adalah CuAl2 yang berasal dari larutan padat jenuh. CuAl2 ini merupakan fasa θ, perkembangan CuAl2 dipengaruhi oleh temperatur dan waktu pemanasan pada saat aging. Tahapan yang dilalui pada aging adalah sebagai berikut:

15

αSSS > GP zone > θ” > θ’ > fasa θ

Partikel dari AlCu2 akan mengalami pertumbuhan seiring dengan bertambahnya waktu atau dengan adanya peningkatan temperatur aging. Semakin bertambahnya waktu dan temperatur maka transformasi fasa akan semakin cepat terjadi, dari fasa αSSS menjadi θ yang ditandai dengan adanya perbesaran dimensi dari presipitat. Nilai kekuatan dan kekerasan maksimum terjadi pada fasa θ”, kemudian setelah melewati fasa tersebut sifat mekanik akan cenderung menurun. [2]

Pada saat proses aging, silikon terlarut juga terpengaruh oleh adanya pertambahan waktu dan temperatur. Silikon yang terlarut dan membentuk campuran eutektik Al – Si – Cu yang lebih kecil dan terpisah dibandingkan dengan kondisi as cast yang cenderung memiliki luasan Al – Si – Cu yang menggelembung. Seperti pada fenomena pertumbuhan CuAl2, seiring bertambahnya waktu dan temperatur maka partikel silikon akan mengalami perbesaran ukuran yang mengakibatkan turunnya nilai sifat mekaniknya.

2.2 Tinjauan Pustaka

Menurut penelitian yang telah dilakukan oleh Asri Kusumaningtyas pada tahun 2012 tentang studi eksperimental perbandingan pengaruh variasi solution treatment pada perlakuan panas precipitation hardening T6 terhadap sifat mekanik paduan Al – Si – Mg, diperoleh bahwa waktu yang dibutuhkan untuk solution treatment dapat dipersingkat. Hasil penelitian yang telah dilakukan tersebut menunjukkan bahwa dengan waktu kurang dari satu jam solution treatment dapat melarutkan silikon dan magnesium cukup banyak. Variasi temperatur dan waktu solution treatment yang dilakukan adalah 540oC, 550oC, dan 560oC sedangkan waktu yang digunakan adalah 30, 60, 90, dan 360 menit.

16

Dari penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa energi impact dari hasil short solution treatment dalam dapur salt bath cenderung menurun seiring dengan bertambahnya waktu solution, sementara energi impact akan cenderung menurun juga seiring makin tingginya temperatur solution. Sedangkan nilai kekerasan dari hasil short solution treatment dalam dapur salt bath akan meningkat seiring bertambahnya waktu solution, sementara nilai kekerasannya akan semakin meningkat juga seiring bertambahnya temperatur solution. [4]

Gambar 2.5 Grafik nilai energi vs waktu solution treatment dari temperatur solution treatment 540oC, 550oC, 560oC. [4]

Gambar 2.6 Grafik nilai kekerasan vs waktu solution pada temperatur 540oC, 550oC, dan 560oC. [4]

5

10

15

20

0 30 60 90Energi (Joule)

Time (menit)

Waktu VS Energi

T = 540 degC T = 550 degC T = 560 degC

20

30

40

50

60

70

80

0 30 60 90

Hardness (HBN)

Waktu (menit)

Waktu VS Hardness


17

Hasil penelitian lainnya yang dilakukan oleh J. Pezda

mengenai pengaruh perlakuan panas terhadap perubahan sifat mekanis pada material AlZn10Si7MgCu, dimana pada penelitian tersebut temperatur solution mempengaruhi proses solution treatment karena temperatur akan mempengaruhi laju pertumbuhan dan speroidisasi partikel silikon. Solution treatment yang waktunya dipersingkat harus tetap memenuhi dua fungsi utama solution treatment yaitu menaikkan kadar magnesium dan silikon yang terlarut dalam matriks α hingga maksimum dan mendistribusikannya secara homogen.

Fungsi ini sangat penting untuk menghasilkan energi impact yang optimum. Selain itu syarat yang lain adalah menaikkan ukuran dan jarak antar partikel silikon. Pada penelitian ini terdapat variasi temperatur dan waktu solution treatment yang digunakan yaitu pada temperatur 465oC, 490oC, dan 525oC sedangkan waktu solution yang digunakan adalah 30, 60, dan 120 menit. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini yaitu terdapat kenaikan energi impact seiring dengan menaiknya temperatur dan waktu solution treatment dan juga semakin naiknya waktu solution treatment maka nilai kekerasan akan meningkat, sedangkan semakin tinggi temperatur solution maka nilai kekerasan akan meningkat juga. [5]

Gambar 2.7 Grafik nilai impact strength vs temperatur solution treatment yaitu sebesar 465oC, 490oC, 525oC. [5]

0

1

2

3

4

5

6

0 30 60 90 120

Impact Strenght (J/cm^2)

Waktu (menit)

Waktu VS Impact Strength


18

Gambar 2.8 Grafik nilai kekerasan material spesimen berbanding dengan waktu solution treatment pada temperatur 465oC, 490oC, 525oC. [5]

40

60

80

100

120

140

0 30 60 90 120Hardness (HB)

Waktu (menit)

Waktu VS Hardness


19

BAB 3

METODOLOGI

3.1 Flowchart Penelitian

Gambar 3.1 Flowchart penelitian

20 3.2 Material

3.2.1 Material yang digunakan Material logam yang digunakan dalam penelitian ini

adalah logam paduan aluminium ADC 12 dengan komposisi kimia paduan menurut Standard JIS H 5302 sebagai berikut:

Tabel 3.1 Elemen Paduan JIS ADC 12 No. Elemen

Paduan ADC 12 (JIS) wt

% ADC 12 (CV. ICCI) wt %

1. Cu 1,5 – 3,5 1.71 2. Si 9,6 – 12,0 9,78 3. Mg 0,3 maksimal 0.235 4. Zn 1,0 maksimal 0,611 5. Fe 1,3 maksimal 0.791 6. Mn 0,5 maksimal 0.034 7. Ni 0,5 maksimal 0.015 8. Sn 0,2 maksimal 0.044

10. Cr 0.005 11. Al remainder 86.131

Proses pengecoran dilakukan dengan menggunakan

metode gravity die casting. Paduan dilelehkan pada temperatur 750oC, lalu dilakukan pembersihan dross dari permukaan logam cair sebelum dituang ke dalam cetakan. Logam cair dituang ke dalam cetakan permanen yang terbuat dari baja ASSAB 8047.

21

3.2.2 Bentuk Spesimen Uji 1. Standar Y – Block

Bentuk spesimen uji yang digunakan adalah Y – Block Aluminium ADC 12 yang sesuai dengan standar JIS G 5502.

Gambar 3.2 Standar Y – Block yang digunakan pada penelitian

2. Bentuk Spesimen Uji Impact Standar Y – Block yang diperoleh dari hasil

pengecoran di CV. ICCI selanjutkan akan dibentuk menjadi spesimen uji impact dengan standar JIS H 5202 seperti pada gambar:

Gambar 3.3 Dimensi spesimen uji impact.

3. Bentuk Spesimen Uji Hardness dan Metallography Spesimen yang akan digunakan untuk

pengujian metallography dibentuk dari Y – Block yang

22

telah dibuat sebelumnya. Bentuk spesimen metallography dan pengujian hardness seperti pada gambar berikut:

Gambar 3.4 Spesimen uji metallography.

3.3 Peralatan yang Digunakan

3.3.1 Dapur Solution Treatment Peralatan dapur solution treatment yang digunakan

memiliki tujuan untuk memberikan perlakuan panas dan holding time pada temperatur serta waktu penahanan yang telah ditentukan sebelumnya. Pada penelitian ini digunakan dapur pemanas dengan kapasitas pemanasan dari temperatur 30oC hingga 3000oC.

Gambar 3.5 Dapur solution treatment.

10 30

20

23

3.3.2 Dapur Aging Dapur aging ini memiliki kapasitas pemanasan 30oC

hingga 750oC. Peralatan ini digunakan untuk melakukan proses aging pada variasi temperatur dan waktu yang sudah ditentukan.

Gambar 3.6 Dapur untuk proses aging.

3.3.3 Peralatan Grinding dan Polishing Peralatan ini digunakan untuk membuat permukaan

spesimen menjadi rata sehingga dapat digunakan untuk mengamatan struktur mikro maupun struktur makro. Proses ini berlangsung secara bertahap menggunakan kertas gosok dengan tingkat grid tertentu dengan dialiri air sampai permukaan spesimen tersebut halus. Sedangkan polishing menggunakan kain wol yang ditaburi bubuk alumina dan dialiri air sampai permukaan spesimen lebih halus lagi.

Gambar 3.7 Mesin grinding dan polishing.

24

3.3.4 Peralatan Etsa (Etching)

Proses etsa dilakukan dengan maksud untuk mengkorosikan bagian permukaan spesimen sehingga struktur mikro spesimen dapat diamati dibawah mikroskop. Pada proses etsa ini, eatching reagent yang digunakan adalah larutan modified Keller’s reagent yang mana terdiri dari 2,5 ml HNO3, 1,0 ml HCl, 1,5 HF, dan 95 ml air dengan waktu 3 – 5 detik.

3.3.5 Peralatan Pengamatan Struktur Mikro Pengamatan struktur mikro dilakukan di

laboratorium metalurgi dimana peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Mikroskop dan kamera digital. 2. Satu unit komputer.

Gambar struktur mikro yang diperoleh dari mikroskop dikirim ke digital still recorder melalui kamera. Gambar ini kemudian direkam oleh digital still recorder kemudian disimpan oleh komputer dalam bentuk file. Melalui peralatan ini juga dapat dilakukan pengamatan dengan pembesaran 100X sampai 1000X sesuai dengan kebutuhan. Gambar alat yang digunakan adalah sebagai berikut:

Gambar 3.8 Peralatan pengamatan struktur mikro.

25

3.3.6 Mesin Uji Impact Mesin uji impact yang digunakan adalah Karl Frank

GMBH tipe 580 M dengan kapasitas 30 Kpm yang merupakan inventaris peralatan Jurusan Teknik Mesin ITS.

Gambar 3.9 Mesin uji impact

3.3.7 Peralatan Uji Hardness Mesin uji hardness yang digunakan dalam penelitian

ini adalah inventaris Laboratorium Metalurgi Jurusan Teknik Mesin ITS. Mesin uji hardness yang digunakan adalah mesin uji kekerasan metode Brinell.

Gambar 3.10 Mesin uji hardness

26 3.4 Langkah – langkah Percobaan

3.4.1 Perlakuan Panas Perlakuan panas precipitation hardening yang

digunakan dalam penelitian ini adalah perlakuan panas T6, dimana secara umum perlakuan panas T6 terdiri dari solution treatment, pendinginan secara cepat (quenching), dan dilanjutkan dengan artificial aging. Variasi yang dilakukan adalah pada tahapan temperatur solution treatment dan waktu penahanannya. Tahapan perlakuan panas dilakukan sesuai dengan ilustrasi pada gambar 3.11.

(a)

(b)

27

(c) Gambar 3.11 Skema perlakuan panas precipitation hardening pada

temperatur 550oC (a), 530oC (b), dan 510oC (c). Solution treatment dilakukan dengan cara

memanaskan spesimen dari temperatur kamar hingga temperatur yang telah di tentukan yaitu 510oC, 530oC, dan 550oC di dalam dapur pemanas, kemudian ditahan pada temperatur tersebut selama 3, 4, 5, dan 6 jam. Proses solution treatment ini dilakukan secara konvensional (non salt bath) yang bertujuan untuk mendapatkan larutan padat yang mendekati homogen (fasa tunggal).

Setelah spesimen mencapai waktu penahanan yang diperlukan, spesimen didinginkan secara cepat (quenching) ke dalam air dengan temperatur 60oC. Tahap selanjutnya adalah proses aging, dimana spesimen dipanaskan di dalam dapur pemanas hingga mencapai temperatur 150oC dan ditahan selama empat jam. Parameter yang digunakan pada tahap aging ini merupakan parameter yang sering dipakai di industri otomotif. Setelah empat jam, spesimen didinginkan secara secara cepat ke dalam air hingga mencapai temperatur kamar.

28

3.4.2 Pengujian Impact

Metode pengujian impact yang digunakan pada penelitian ini adalah metode Charpy. Pengujian menggunakan tiga spesimen untuk masing – masing variasi temperatur dan waktu penahanan. Pengujian impact menggunakan beban sebesar 15 kpm. Pada pengujian impact, mula – mula spesimen ditempatkan pada anvil dan dial penunjuk diatur ke posisi 0. Kemudian palu dinaikkan dengan sudut sebesar 156o, setelah itu palu dilepas untuk dapat memukul spesimen uji.

3.4.3 Pengujian Hardness Metode pengujian kekerasan yang digunakan pada

penelitian ini adalah metode Brinell. Pengujian menggunakan satu spesimen untuk masing – masing variasi. Pengujian kekerasan Brinell menggunakan indentor bola baja yang dikeraskan dengan diameter 2,5 mm. Pengujian dilakukan menggunakan mesin uji Frank, spesimen yang diuji berbentuk balok seperti terlihat pada gambar 3.12. Nilai kekerasan yang diperoleh akan dirata – rata.

Gambar 3.12 Ilustrasi spesimen pengujian kekerasan.

3.4.4 Pengujian Metallography Setelah meterial mengalami perlakuan panas

precipitation hardening T6, selanjutnya dilakukan pengujian

10 mm 30 mm

20 mm

29

metallography pada material untuk mengamati struktur mikro dari spesimen tersebut. Adapun tahapan dari pengujian metallography adalah sebagai berikut:

1. Grinding dan Polishing Proses grinding pada spesimen dilakukan dengan cara spesimen digosok menggunakan mesin grinding dan kertas gosok dengan grid 80 – 2000. Kemudian spesimen dipoles menggunakan kain wol serta ditaburi bubuk alumina sampai permukaan spesimen mengkilap seperti kaca.

2. Etching Tujuan dari proses etching adalah untuk mendapatkan permukaan material yang dapat diamati dengan mikroskop optis. Etching dilakukan dengan mencelupkan material ke dalam etching reagent tertentu selama waktu yang telah ditentukan sesuai dengan karakteristik dari jenis etching reagent yang digunakan pada material tersebut. Adapun etching reagent yang digunakan adalah modified Keller’s reagent yang mana terdiri dari 2,5 ml HNO3, 1,0 ml HCl, 1,5 HF, dan 95 ml air dengan waktu 3 – 5 detik.

3. Pengamatan struktur mikro dengan menggunakan mikroskop optis Setelah dilakukan proses etching, struktur mikro dari material dapat diamati dengan menggunakan mikroskop optis. Pengambilan gambar struktur mikro dilakukan dengan menggunakan kamera otomatis yang dihubungkan dengan komputer sehingga mampu menangkap gambar secara digital. Pengambilan gambar struktur mikro pada material dengan perbesaran 100x, 500x, dan 1000x pada titik yang telah ditentukan.

30 3.5 Desain Percobaan

Rencana percobaan yang akan dilakukan pada penelitian ini dapat dijabarkan melalui tabel jumlah spesimen yang dibutuhkan pada variasi temperatur dan waktu solution treatment adalah sebagai berikut:

Tabel 3.2 Jumlah spesimen yang dibutuhkan untuk tiap pengujian pada variasi temperatur dan waktu solution treatment.

Temperatur Solution

Treatment (oC)

Waktu Solution

Treatment (jam)

Jumlah Spesimen Hardness

Jumlah Spesimen

Metallography

Jumlah Spesimen

Impact

As cast - 1 1 3

510

3 1 1 3 4 1 1 3 5 1 1 3 6 1 1 3

530

3 1 1 3 4 1 1 3 5 1 1 3 6 1 1 3

550

3 1 1 3 4 1 1 3 5 1 1 3 6 1 1 3

Total per pengujian 13 13 39 Total keseluruhan 65

Setelah mengetahui seberapa banyak jumlah material spesimen yang dibutuhkan, maka langkah selanjutnya adalah bagaimana rancangan penelitian yang akan dilakukan untuk dapat memperoleh data yang baik dan sesuai, rancangan penelitian tersebut dapat dijelaskan melalui tabel yaitu sebagai berikut:

31 Tabel 3.3 Rancangan Penelitian Untuk Temperatur 510oC

Temperatur (oC)

Waktu(jam)

Impact (Joule/mm2)

Hardness (HB)

Data ke: Rata - rata


510

3

I1.1 H1.1

I1.2 H1.2

I1.3 H1.3

H1.4

H1.5

4

I1.4 H1.6

I1.5 H1.7

I1.6 H1.8

H1.9

H1.10

5

I1.7 H1.11

I1.8 H1.12

I1.9 H1.13

H1.14

H1.15

6

I1.10 H1.16

I1.11 H1.17

I1.12 H1.18

H1.19

H1.20

Note: I = Data pengujian impact, H = Data pengujian hardness.


Temperatur (oC)

Waktu (jam)

Impact (Joule/mm2)

Hardness (HB)

Data ke:

Rata - rata


530

3

I2.1 H2.1

I2.2 H2.2

I2.3 H2.3

H2.4

H2.5

4

I2.4 H2.6

I2.5 H2.7

I2.6 H2.8

H2.9

H2.10

5

I2.7 H2.11

I2.8 H2.12

I2.9 H2.13

H2.14

H2.15

6

I2.10 H2.16

I2.11 H2.17

I2.12 H2.18

H2.19

H2.20



Temperatur (oC)

Waktu (menit)

Impact (Joule/mm2)

Hardness (HB)

Data ke:

Rata - rata


550

3

I3.1 H3.1

I3.2 H3.2

I3.3 H3.3

H3.4

H3.5

4

I3.4 H3.6

I3.5 H3.7

I3.6 H3.8

H3.9

H3.10

5

I3.7 H3.11

I3.8 H3.12

I3.9 H3.13

H3.14

H3.15

6

I3.10 H3.16

I3.11 H3.17

I3.12 H3.18

H3.19

H3.20


34 Tabel 3.6 Rancangan Penelitian Untuk As Cast

Temperatur (oC)

Waktu (menit)

Impact (Joule/mm2)

Hardness (HBN)

Data ke:

Rata - rata

Data ke:

Rata - rata

As Cast -

I0.1 H0.1 I0.2 H0.2 I0.3 H0.3 H0.4 H0.5


35

BAB 4

DATA HASIL PENELITIAN

Berdasarkan dari data hasil penelitian pada variasi holding time dan temperatur solution treatment pada proses perlakukan panas precipitation hardening T6 terhadap logam paduan aluminium ADC 12, diperoleh suatu struktur mikro yang berbeda. Sebelum melakukan pengamatan metallography, dilakukan serangkaian persiapan spesimen meliputi proses grinding, polishing, dan etching. Proses etching dilakukan dengan cara mencelupkan spesimen kedalam larutan etching reagent berupa modified Keller’s reagent yang mana terdiri dari 2,5 ml HNO3, 1,0 ml HCl, 1,5 HF, dan 95 ml air. Selain itu pula, dari hasil pengujian didapatkan data distribusi nilai impact strength dan Brinell hardness pada masing – masing variasi holding time dan temperatur solution treatment.

4.1 Data Hasil Pengujian Awal ADC 12 Pengujian awal dilakukan untuk mengetahui

karakteristik spesimen awal yang belum diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6, yaitu berupa pengujian unsur kimia, impact strength, Brinell hardness, struktur mikro as cast, dan juga dilakukan pengujian Differential Scanning Calorimetry (DSC) yang mana pengujian DSC ini bertujuan untuk mengetahui apakah pemilihan variasi temperatur solution treatment sudah berada dibawah temperatur eutektik atau melewati temperatur eutektik dari logam paduan aluminium ADC 12 yang diperoleh dari pengecoran di CV. ICCI.

4.1.1 Pengujian Differential Scanning Calorimetry

Pengujian DSC dilakukan pada spesimen as cast paduan aluminium ADC 12 yang bertujuan untuk mengetahui

36

apakah pemilihan variasi temperatur solution treatment pada proses perlakuan panas precipitation hardening T6 sudah berada dibawah temperatur eutektik dari spesimen ADC 12 itu sendiri atau telah melewati temperatur eutektik dari spesimen tersebut oleh karena itu dilakukan pengujian DSC guna memastikan variasi temperatur solution treatment yang dilakukan sudah tepat, berikut adalah data hasil pengujian DSC yaitu:

Gambar 4.1 Data perbandingan heatflow dengan temperatur

pemanasan pada pengujian DSC spesimen as cast

4.1.2 Pengujian Komposisi Kimia pada Spesimen As Cast

Salah satu pengujian awal yang dilakukan pada spesimen as cast yang belum diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6 adalah pengujian kandungan komposisi kimia yang terkandung dalam spesimen tersebut. Pengujian ini menggunakan alat Spectrometer Foundry - MASTER yang mana nantinya hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan data spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan sebagai penyedia material dan berdasarkan standar JIS H 5302 sebagai patokan, berikut adalah data yang diperoleh yaitu:

Hea

tflo

w

Temperatur Pemanasan

Melting Point

37

Tabel 4.1 Data hasil pengujian unsur kimia spesimen ADC 12.

No. Elemen Paduan

ADC 12 (JIS H 5302) wt %

ADC 12 (CV. ICCI)

wt %

Spectrometer wt %

1. Cu 1,5 – 3,5 1,71 1,33 2. Si 9,6 – 12,0 9,78 6,45 3. Mg 0,3 maksimal 0,235 0,0887 4. Zn 1,0 maksimal 0,611 0,659 5. Fe 1,3 maksimal 0,791 0,756 6. Mn 0,5 maksimal 0,034 0,423 7. Ni 0,5 maksimal 0,015 0,0906 8. Sn 0,2 maksimal 0,044 0,0106 9. Cr 0,005 0,0234 10. Al remainder 86,131 89,8

Berdasarkan pada tabel 4.1 yang memuat data hasil pengujian komposisi kimia yang terkandung dalam spesimen as cast ADC 12, bahwa semua data spesifikasi komposisi kimia yang diperoleh dari perusahaan nilainya memenuhi rentang komposisi kimia berdasarkan pada standar JIS H 5302 namun setelah dilakukan pengujian kembali pada material hasil pengecoran yang sama diperoleh hasil komposisi yang berbeda pada kandungan unsur tembaga (Cu) dan silikon (Si). Hal ini dapat dilihat bahwa pada data spesifikasi perusahaan dinyatakan bahwa nilai kandungan tembaga sebesar 1,71 wt % namun pada pengujian spectrometer diperoleh nilai 1,33 wt %, begitu juga dengan nilai kandungan unsur silikon pada data spesifikasi perusahaan dinyatakan sebesar 9,78 wt % namun pada pengujian spectrometer diperoleh nilai sebesar 6,45 wt % yang mana kedua nilai yang diperoleh berada dibawah nilai standar JIS H 5302 yang digunakan sebagai acuan.

38

4.1.3 Pengujian Mekanik pada Spesimen As Cast

Pengujian berikutnya yang dilakukan adalah pengujian mekanik yang mencakup pengujian impact dan hardness. Pengujian impact pada material as cast bertujuan untuk mengetahui seberapa besar nilai impact strength dari material yang belum diberikan perlakuan panas.

Selanjutnya adalah pengujian hardness, jenis hardness yang dilakukan adalah hardness Brinell yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar nilai hardness spesimen yang belum diberikan perlakuan panas. Nilai yang diperoleh akan dijadikan sebagai pembanding dengan nilai hardness dan impact strength yang diperoleh pada spesimen setelah diberikan perlakuan. Berikut ini adalah data yang diperoleh dari pengujian mekanik spesimen as cast yaitu:

Tabel 4.2 Data hasil pengujian sifat mekanik material as cast ADC 12.

4.1.4 Pengujian Metallography pada Spesimen As Cast Gambar struktur mikro as cast spesimen ADC 12

ditampilkan pada gambar 4.2, dimana material ADC 12 memiliki kesetaraan dengan aluminium seri 384-F sehingga berdasarkan Metal Handbook Vol. 7 dapat dijelaskan bahwa material ADC 12 yang berupa spesimen as cast memiliki eutektik silikon yang tersebar merata di seluruh bagian spesimen dan berukuran kecil memanjang sedangkan spesimen ini juga memiliki matriks aluminium solid solution

Impact Strength (Joule/mm2)

Hardness (HBN)

0,02452 0,02452

61,546

59,679 0,02452 62,664 0,02452 60,457

57,355 56,373

39

yang mengelilingi fasa eutektik silikon tersebut, selain itu juga terdapat kotoran (sludge) berukuran bulat memanjang yang bercampur dengan matriks aluminium solid solution.

Gambar 4.2 Struktur mikro awal material as cast ADC 12 (a) perbesaran 500x (b) perbesaran 1000x.

4.2 Struktur Mikro Hasil Perlakukan Panas Precipitation Hardening T6

Pengujian metallography dilakukan pada semua spesimen. Berikut ini merupakan hasil pengujian dengan perbesaran 1000x yang diperoleh yaitu:

(

Aluminium Solid Solution Eutektik silikon

Sludge

20 µm 10 µm (b)(a)

510oC, 4 jam 510oC, 3 jam

10 µm 10 µm

40

Gambar 4.3 Struktur mikro pada variasi temperatur 510oC dengan holding time 3, 4, 5, 6 jam perbesaran 1000x.



10 µm 10 µm



10 µm 10 µm

10 µm 10 µm

41


Pengujian metallography dilakukan pada spesimen yang telah diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6 dengan variasi temperatur solution treatment dan holding time yang telah ditentukan sebelumnya. Selanjutnya dilakukan proses grinding, polishing, dan etching menggunakan modified Keller’s reagent lalu dilakukan pengujian metallography menggunakan mikroskop.

10 µm

10 µm 10 µm

10 µm 10 µm



42

Setelah pengujian diperoleh hasil struktur mikro seperti pada gambar 4.3, 4.4, dan 4.5 terdapat 12 spesimen yang diberikan pengujian untuk melihat struktur mikro yang terbentuk pada masing – masing spesimen tersebut. Untuk satu variasi temperatur solution treatment terdapat perubahan struktur mikro yaitu semakin membesarnya ukuran eutektik solikon yang mengandung presipitat CuAl2. Fasa tersebut terbentuk sejalan dengan semakin meningkatnya holding time dari 3, 4, 5, hingga 6 jam. [12]

Sedangkan jika dilihat berdasarkan variasi temperatur maka semakin tinggi temperatur solution treatment maka semakin besar juga eutektik silikon yang terbentuk yang mana berdasarkan hasil pengujian dapat dilihat secara visual bahwa pada temperatur 550oC dan holding time 6 jam terbentuknya eutektik silikon mempunyai ukuran yang paling besar dibandingkan dengan struktur mikro pada temperatur lain.

Eutektik silikon ini dapat juga disebut dengan silikon tersperoidisasi. Sehingga secara visual seiring bertambahnya holding time, silikon yang tersperoidisasi akan semakin membesar ukurannya. Selain itu, jarak antar silikon tersperoidisasi akan semakin bertambah pula. Silikon yang tersperoidisasi pun akan semakin membesar jika temperatur solution treatment semakin tinggi. Oleh karena itu perubahan struktur mikro pada masing – masing spesimen akan mempengaruhi sifat mekanik dari spesimen tersebut yang di tinjau dari karakteristik nilai impact strength dan hardness.

43

4.3 Pengaruh Terhadap Impact Strength

Berdasarkan hasil pengujian impact pada setiap spesimen, diperoleh data nilai impact strength untuk keseluruhan spesimen yang diuji. Pengujian impact menggunakan mesin uji impact yang terdapat di workshop Jurusan Teknik Mesin ITS. Grafik pengaruh temperatur solution treatment terhadap nilai impact strength hasil perlakuan panas precipitation hardening T6 pada masing – masing variasi adalah sebagai berikut:

Tabel 4.3 Data hasil pengujian impact pada variasi temperatur 510oC

Gambar 4.6 Penampang patahan spesimen impact setelah dilakukan pengujian.

Spesimen Impact Strength

(Joule/mm2)

IS rata-rata (Joule/mm2)

IS as cast (Joule/mm2) Temperatur

Holding Time

510oC

3 jam 0.02452

0.02860

0,02452

0.03677 0.02452

4 jam 0.03677

0.02860 0.02452 0.02452

5 jam 0.02452

0.03269 0.03677 0.03677

6 jam 0.09194

0.05108 0.03065 0.03065

44 Tabel 4.4 Data hasil pengujian impact pada variasi temperatur 530oC

Tabel 4.5 Data hasil pengujian impact pada variasi temperatur 550oC


(Joule/mm2)



Holding Time

530oC

3 jam 0.02452

0.02452

0,02452

0.02452 0.02452

4 jam 0.02452

0.02452 0.02452 0.02452

5 jam 0.02452

0.02656 0.03065 0.02452

6 jam 0.03677

0.03065 0.03065 0.02452


(Joule/mm2)



Holding Time

530oC

3 jam 0.03065

0.02493

0,02452

0.02574 0.01839

4 jam 0.02574

0.02493 0.02452 0.02452

5 jam 0.02452

0.02656 0.02452 0.03065

6 jam 0.02452

0.02860 0.02452 0.03677

45

Gambar 4.7 Grafik impact strength vs waktu tahan untuk spesimen ADC 12 yang telah diberi perlakuan panas precipitation hardening T6

Setelah mendapatkan keseluruhan data nilai impact strength untuk setiap spesimen yang diuji dan setelah data tersebut ditampilkan melalui tabel maka selanjutnya data nilai impact strength tersebut dapat dilakukan pengolahan dengan mengkonversinya menjadi grafik dengan tujuan memudahkan pembacaan dan untuk mengetahui distribusi dari data yang telah diperoleh.

Data hasil pengujian yang telah di konversi menjadi grafik dapat dilihat pada gambar 4.7, pada grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai tertinggi dari impact strength terdapat pada variasi temperatur solution treatment 510oC dengan holding time sebesar 6 jam yaitu sebesar 0,05108 Joule/mm2. Selanjutnya nilai terendah dari impact strength terdapat pada variasi temperatur solution treatment 550oC dengan holding time sebesar 3 jam yaitu

0.00000

0.01000

0.02000

0.03000

0.04000

0.05000

0.06000

3 4 5 6

Impact Stren

ght

(Joule/m

m2)

Waktu Tahan (jam)

Impact Strength vs Waktu Tahan

510 degC 530 degC 550 degC As Cast

46 sebesar 0,02574 Joule/mm2. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa spesimen ADC 12 mengalami peningkatan nilai impact strength sebesar 108 % dari kondisi as cast ke kondisi spesimen telah diberi perlakuan panas.

Pada keseluruhan data yang ditampilkan pada grafik menunjukkan distribusi data yaitu semakin rendah temperatur solution treatment-nya maka nilai impact strength akan semakin meningkat dan hal ini juga berlaku pada satu variasi temperatur yang mana nilai impact strength dari spesimen pada satu variasi temperatur akan meningkat sejalan dengan penambahan holding time. Sehingga pada satu variasi temperatur nilai impact strength akan meningkat sejalan dengan meningkatnya holding time yang diberikan dan nilai impact strength tertinggi diperoleh dari variasi temperatur terendah yaitu variasi temperatur 510oC yang jauh dibawah temperatur eutektik dari material ADC 12 tersebut.

Gambar 4.8 Grafik impact strength vs temperatur solution treatmen untuk spesimen ADC 12 yang telah diberi perlakuan panas precipitation hardening T6

0.00000

0.01000

0.02000

0.03000

0.04000

0.05000

0.06000

510 530 550

Impact Stren

ght

(Joule/m

m2)

Temperatur (oC)

Impact Strength vs Temperatur Solution Treatment

3 jam 4 jam 5 jam

6 jam As Cast

47

Selain grafik pengaruh hubungan antara impact strength vs waktu tahan terdapat pula grafik lain yang dapat menjelaskan data yang telah diperoleh dari spesimen yang sudah diberi perlakuan panas, grafik tersebut adalah grafik pengaruh hubungan antara impact strength vs temperatur solution treatment seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.6.

Berdasarkan gambar 4.8, pada satu variasi temperatur yaitu temperatur 510oC nilai impact strength tertinggi terdapat pada holding time 6 jam dan terendah pada holding time 3 jam dan 4 jam, sedangkan pada variasi temperatur 530oC nilai impact strength tertinggi terdapat pada holding time 6 jam dan terendah pada holding time 3 jam dan 4 jam, lalu pada variasi temperatur 550oC nilai impact strength tertinggi terdapat pada holding time 6 jam dan terendah pada holding time 3 jam dan 4 jam.

Dari distribusi data pada grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi temperatur solution treatment maka nilai impact strength semakin menurun, namun pada setiap variasi temperatur diperoleh bahwa holding time 6 jam selalu memiliki nilai impact strength tertinggi di badingkan dengan yang lain.

4.4 Pengaruh Terhadap Hardness Pengujian lain yang dilakukan adalah pengujian

hardness, berikut ini adalah grafik pengaruh temperatur solution treatment terhadap nilai hardness Brinell dari spesimen hasil perlakuan panas pada masing – masing variasi temperatur solution treatment dan holding time. Pengujian kekerasan ini menggunakan mesin uji hardness Brinell yang terdapat di laboratorium Jurusan Teknik Mesin ITS. Pengujian ini menggunakan metode Brinell dengan beban 31,25 kp dan menggunakan indentor bola baja yang dikeraskan. Guna mendapatkan nilai kekerasan tersebut dilakukan 5 kali indentasi secara berurutan pada penampang melintang spesimen.

48 Tabel 4.6 Data hasil pengujian kekerasan pada variasi temperatur

510oC

Tabel 4.7 Data hasil pengujian kekerasan pada variasi temperatur 530oC

No Spesimen Titik BHN per

Titik BHN

rata-rata BHN

as cast 1

Temp. 510oC 3 jam

1 93.263

93.370

59,679

2 89.303 3 97.491 4 89.303 5 97.491

2 Temp. 510oC 4 jam

1 102.010

99.430 2 104.387 3 102.010 4 97.491 5 91.251

3 Temp. 510oC 5 jam

1 97.491

95.800 2 97.491 3 97.491 4 93.263 5 93.263

4 Temp. 510oC 6 jam

1 95.342

94.565 2 91.251 3 97.491 4 91.251 5 97.491


Titik BHN

rata-rata BHN

as cast 1

Temp. 530oC 3 jam

1 102.010

99.343

59,679

2 95.342 3 95.342 4 102.010 5 102.010

2 Temp. 530oC 4 jam

1 102.010

102.485 2 102.010 3 102.010 4 104.387 5 102.010

49

Tabel 4.7 Lanjutan.

Tabel 4.8 Data hasil pengujian kekerasan pada variasi temperatur 550oC

1 Temp. 530oC 5 jam

1 102.010

99.421

59,679

2 106.848 3 97.491 4 93.263 5 97.491

2 Temp. 530oC 6 jam

1 102.010

95.900 2 99.712 3 93.263 4 93.263 5 91.251


Titik BHN

rata-rata BHN

as cast 1

Temp. 550oC 3 jam

1 106.848

105.371

59,679

2 104.387 3 104.387 4 106.848 5 104.387

2 Temp. 550oC 4 jam

1 106.848

106.390 2 109.396 3 106.848 4 102.010 5 106.848

3 Temp. 550oC 5 jam

1 102.010

100.218 2 99.712 3 97.491 4 104.387 5 97.491

4 Temp. 550oC 6 jam

1 97.491

97.935 2 97.491 3 99.712 4 97.491 5 97.491

50

Gambar 4.9 Spesimen ADC 12 yang telah diuji hardness.

Gambar 4.10 Grafik nilai kekerasan vs waktu tahan pada spesimen ADC 12 yang telah mengalami perlakuan panas precipitation hardening T6

55.000

65.000

75.000

85.000

95.000

105.000

3 4 5 6

Kekerasan (BHN)

Waktu Tahan (jam)

Kekerasan vs Waktu Tahan

510 degC 530 degC 550 degC As Cast

51

Berdasarkan tabel data yang diperoleh dari pengujian hardness yang telah dilakukan, data tersebut dapat dikonversi menjadi suatu grafik data yaitu grafik pengaruh hubungan hardness vs waktu tahan seperti yang terlihat pada gambar 4.10. Grafik tersebut menggambarkan distribusi nilai hardness dari material ADC 12 yang telah diberi perlakuan panas pada setiap variasi temperatur dan variasi holding time.

Dapat dilihat pada grafik hubungan antara hardness vs waktu tahan menunjukkan kecenderungan yang sama untuk tiap variasi temperatur yaitu untuk temperatur 510oC, 530oC, dan 550oC mempunyai nilai hardness yang mengalami peningkatan hingga satu titik maksimal pada holding time 4 jam lalu semakin menurun sejalan dengan bertambahnya holding time yang diberikan. Nilai hardness maksimal terletak pada variasi temperatur 550oC dengan holding time 4 jam yaitu sebesar 106.390 HBN sedangkan nilai hardness minimal terletak pada variasi temperatur 510oC dengan holding time 3 jam yaitu sebesar 93.370 HBN, nilai tersebut jauh lebih besar jika dibandingkan dengan nilai hardness spesimen as cast yaitu sebesar 59.679 HBN yang mana spesimen ini tidak diberi perlakuan panas dan bertindak sebagai pembanding dalam penelitian ini. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa spesimen ADC 12 mengalami kenaikan nilai hardness sebesar 78,3 % dari kondisi as cast ke kondisi spesimen yang telah diberikan perlakuan.

52

Gambar 4.11 Grafik nilai kekerasan vs temperatur solution treatment pada spesimen ADC 12 yang telah mengalami perlakuan panas precipitation hardening T6

Pada gambar 4.11 yaitu grafik nilai hardness vs temperatur solution treatment pada spesimen ADC 12 yang telah mengalami perlakuan panas precipitation hardening T6 dapat dilihat bahwa untuk setiap holding time akan mengalami kenaikan nilai hardness sejalan dengan bertambahnya temperatur solution treatment dari 510oC ke 530oC lalu ke 550oC. Pada satu variasi temperatur yang sama nilai hardness mengalami kecenderungan meningkat menuju satu titik maksimal lalu mengalami penurunan, pada grafik tersebut mengalami titik maksimal pada setiap variasi holding time 4 jam. Nilai hardness maksimal untuk setiap variasi temperatur ternyata kesemuanya terletak pada variasi holding time 4 jam, dan terkecil yaitu pada temperatur 510oC dengan holding time 3 jam.

55.000

65.000

75.000

85.000

95.000

105.000

510 530 550

Kekerasan(BHN)

Temperatur Solution Treatment (oC)

Kekerasan vs Temperatur Solution Treatment

3 jam 4 jam 5 jam

6 jam As Cast

53

4.5 Data Hasil Pengamatan Scanning Electron Microscope (SEM)

Berdasarkan hasil pola patahan yang dihasilkan pada saat pengujian impact maka dilakukanlah pengamatan scanning electron microscope (SEM) guna melihat karakter pola patahan yang dimiliki oleh spesimen setelah diberikan perlakuan. Pada pengamatan SEM yang telah dilakukan dipilih spesimen yang memiliki nilai impact strength paling kecil, impact strength paling besar, dan spesimen yang tidak diberikan perlakuan panas yaitu spesimen as cast. Spesimen yang memiliki nilai impact strength paling kecil yaitu spesimen yang telah diberi perlakuan panas dengan variasi temperatur solution treatment pada 550oC dan variasi holding time 3 jam, sedangkan spesimen yang memiliki nilai impact strength paling besar yaitu spesimen yang telah mengalami perlakuan panas dengan variasi temperatur solution treatment 510oC dan holding time 6 jam, serta dilakukan pengamatan pada spesimen yang tidak diberikan perlakuan panas (as cast) guna melihat perbandingan pola patahan yang terjadi antara spesimen yang diberi perlakuan panas dan yang tidak mengalami perlakuan panas. Berikut ini adalah gambar hasil pengamatan SEM untuk masing – masing spesimen yaitu:

Gambar 4.12 Hasil pengamatan SEM pada penampang pola patahan spesimen as cast perbesaran 1500x

54

Gambar 4.13 Hasil pengamatan SEM pada spesimen yang memiliki nilai impact strength terendah dengan pembesaran 1500x.

Gambar 4.14 Hasil pengamatan SEM dengan pembesaran 1500x pada spesimen dengan nilai impact strength tertinggi.

Terlihat berdasarkan hasil foto SEM bahwa terdapat perbedaan karakteristik pola patahan yang ditunjukkan oleh spesimen as cast, spesimen dengan nilai impact strength terendah, dan spesimen dengan nilai impact strength tertinggi. Perbedaan tersebut secara visual dapat dilihat bahwa pada spesimen dengan nilai impact strength tinggi memiliki pola patahan getas yang lebih pendek – pendek dibandingkan dengan spesimen dengan nilai

55

impact strength terendah yang memiliki pola patahan getas lebih panjang – panjang, pola patahan tersebut ditunjukkan oleh lingkaran merah pada masing – masing gambar. Meskipun kesemuanya menunjukkan pola patahan getas namun dapat dilihat bahwa antara spesimen yang dibandingkan memiliki perbedaan yaitu besar tidaknya patahan getas yang terjadi meskipun sama – sama getas dan memiliki nilai impact strength yang kecil jika dibandingkan dengan nilai impact strength material lain seperti baja atau besi.

56

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

57

BAB 5

PEMBAHASAN

Berdasarkan data hasil penelitian pada BAB 4 maka akan dibuat beberapa analisa pembahasan mengenai pengaruh temperatur solution treatment dan holding time pada proses perlakuan panas precipitation hardening T6. Adanya variasi perlakuan panas precipitation hardening T6 tentu akan berpengaruh terhadap sifat mekanik paduan aluminium ADC 12, dimana sifat mekanik yang ditinjau berupa nilai impact strength, nilai hardness spesimen, dan analisa juga dilakukan pada perubahan struktur mikro dari spesimen sebelum diberikan perlakuan panas dan setelah diberikan perlakuan panas yang mana perubahan ini akan mendukung adanya perubahan yang terjadi pada sifat mekanik dari paduan aluminium ADC 12.

Salah satu pengujian awal yang telah dilakukan pada spesimen as cast adalah pengujian spectrometer yaitu untuk mengetahui kandungan komposisi kimia dari spesimen yang akan diberi perlakuan panas. Ternyata setelah dilakukan perbandingan antara spesifikasi spesimen dengan data hasil pengujian terdapat perbedaan kandungan komposisi kimia yaitu pada unsur tembaga yang mana pada spesifikasi tertera nilai sebesar 1,77 wt % sedangkan pada hasil spectrometer diperoleh hasil sebesar 1,33 wt %, nilai pada spectrometer tersebut berada dibawah rentang nilai yang terdapat pada standar JIS H 5302 yaitu antara 1,5 – 3,5 wt %. Begitu juga dengan unsur silikon yang mana pada data spesifikasi tertera nilai sebesar 9,78 wt % sedangkan pada hasil spectrometer diperoleh hasil sebesar 6,45 wt % dan nilai tersebut berada dibawah nilai standar yaitu antara 9,6 – 12 wt %.

Kurangnya kandungan unsur tembaga dan silikon akan mempengaruhi secara langsung karakteristik dari spesimen ADC 12, hal ini disebabkan karena unsur tembaga mempunyai peranan

58 yaitu meningkatkan kekerasan dari material dengan membentuk presipitat, memperbaiki kekuatan tarik dari material, dan mempermudah proses pengerjaan dengan mesin. Sedangkan unsur silikon memegang peranan yaitu untuk meningkatkan sifat mampu alir dari material, mempermudah proses pengecoran, meningkatkan daya tahan terhadap kososi, menurunkan penyusutan hasil cor, dan menurunkan keuletan bahan terhadap beban kejut jika kandungan silikon terlalu tinggi.

Pengujian lain yang dilakukan pada spesimen awal adalah pengujian Differential Scanning Calorimetry (DSC) yang bertujuan untuk mengetahui temperatur eutektik spesimen sehingga tidak terjadi kesalahan pada penentuan temperatur solution treatment. Berdasarkan pengujian DSC yang ditunjukkan pada gambar 4.1 yang mana diperoleh data bahwa peak pertama yaitu terletak pada temperatur sekitar 580oC atau yang ditunjukkan oleh lingkaran merah pada gambar tersebut merupakan daerah temperatur melting dari spesimen ADC 12, data hasil pengujian ini didukung berdasarkan data pengujian yang dilakukan oleh Hamasaki pada tahun 2013 yang menyebutkan bahwa meltting point dari material ADC 12 sebesar 582,85oC [13]. Pengujian DSC dilakukan pada rentang temperatur 0oC hingga temperatur 600oC karena hanya ingin melihat perilaku spesimen pada rentang temperatur tersebut dan ternyata pada rentang waktu tersebut spesimen belum mengalami tahap melting atau dapat dikatakan bahwa variasi temperatur solution treatment yang dipilih yaitu sebesar 510oC, 530oC, dan 550oC sudah tepat.

5.1 Pengaruh Holding Time dan Temperatur Solution Treatment Terhadap Struktur Mikro ADC 12

Variasi yang diberikan pada saat perlakuan panas precipitation hardening T6 pada paduan aluminium ADC 12 adalah variasi holding time dan temperatur solution treatment yang mana variasi temperatur solution treatment yang diberikan terdiri dari tiga tingkatan yaitu 510oC, 530oC, dan 550oC. Kesemua tingkatan

59 temperatur tersebut divariasikan kembali pada empat variasi holding time yang berbeda yaitu 3 jam, 4 jam, 5 jam, dan 6 jam.

Jika dibandingkan antara gambar 4.2 yang menunjukkan struktur mikro awal material as cast ADC 12 perbesaran 500x dan perbesaran 1000x dengan gambar 4.3, 4.4, dan 4.5 mengenai hasil struktur mikro keseluruhan spesimen dari semua variasi dengan perbesaran 1000x maka dapat dilihat bahwa adanya berbedaan antara struktur mikro pada material yang belum diberikan perlakuan panas dengan material yang telah diberikan perlakuan panas. Pada struktur mikro as cast terdapat silikon eutektik yang berbentuk memanjang dan berukuran kecil – kecil dengan jarak yang rapat antar silikon eutektiknya, berbeda jika dibandingkan dengan struktur mikro yang terbentuk ketika spesimen diberikan perlakukan panas precipitation hardening T6. Hal ini menandakan bahwa saat proses perlakuan panas berlangsung banyak dari unsur silikon yang terlarut.

Pada gambar 4.3, 4.4, dan 4.5 dapat dilihat bahwa pada satu variasi temperatur terbentuknya silikon eutektik akan semakin membesar sejalan dengan bertambahnya holding time yang diberikan pada saat proses perlakuan panas, hal ini juga mengakibatkan terbentuknya silikon eutektik akan semakin membesar jika temperatur solution treatment juga semakin bertambah, selain perubahan ukuran pada silikon eutektik terdapat juga perubahan jarak antar silikon eutektik tersebut yaitu semakin bertambahnya holding time makan silikon eutektik akan semakin renggang begitu juga jika terjadi penambahan pada temperatur solution treatment.

Hal ini disebabkan oleh dengan adanya penambahan holding time, partikel silikon yang tersperoidisasi akan semakin besar ukurannya. Selain itu, adanya jarak antar partikel silikon tersperoidisasi akan semakin bertambah pula. Seiring naiknya temperatur solution treatment, pecahnya partikel silikon akan semakin sedikit, sehingga jarak antar partikel silikon akan semakin besar (renggang) dan ukuran partikel silikon tersebut juga akan membesar.

60

Selain hal tersebut terdapatnya penambahan holding time menyebabkan proses coarsening berlangsung dalam waktu yang lebih lama. Partikel silikon speroid dengan diameter yang lebih besar dari diameter kritisnya akan mengalami proses coarsening, sementara partikel silikon speroid dengan diameter yang lebih kecil dari diameter kritisnya akan larut dan bergabung dengan partikel silikon speroid yang lebih besar. Hal ini menyebabkan bertambahnya jarak antar partikel silikon speroid seiring bertambahnya holding time.

Pengamatan presipitat CuAl2 tidak dapat dilakukan secara visual karena ukuran presipitat tersebut lebih kecil dari 1 µm sedangkan kemampuan mikroskop untuk menampilkan gambar struktur mikro tidak memadai jika digunakan untuk menampilkan presipitat yang ukurannya sangat kecil tersebut. Oleh karena itu pada ASM Metal Handbook vol.7 disebutkan bahwa presipitat yang terbentuk karena adanya peristiwa aging dari spesimen ADC 12 pada saat proses perlakuan panas precipitation hardening T6 ikut larut dan terkandung dalam silikon yang tersperoidisasi, dikarenakan pada proses perlakuan panas terjadi perubahan struktur mikro pada spesimen ADC 12 yang ditunjukkan oleh perubahan bentuk silikon eutektik yang mengalami speroidisasi, maka pertumbuhan presipitat juga mengalami penambahan jumlah setiap variasi yang diberikan. Dengan demikinan perubahan sifat mekanik yang disebabkan oleh salah satunya yaitu presipitat dapat dideskripsikan dengan terjadinya kenaikan nilai hardness dan kenaikan nilai impact strength dari spesimen ADC 12 yang telah diberikan perlakukan panas jika dibandingkan dengan spesimen as cast.

61 5.2 Pengaruh Holding Time dan Temperatur Solution

Treatment Terhadap Impact Strength ADC 12 Nilai impact strength paduan aluminium ADC 12 yang

telah diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6 dipengaruhi oleh faktor temperatur solution treatment dan holding time yang digunakan selama proses perlakuan panas. Pada gambar 4.7 menampilkan grafik yang menunjukkan pengaruh hubungan antara nilai impact strength dan holding time, nilai dari grafik ini didapatkan setelah melakukan pengujian impact pada spesimen yang telah diberi perlakuan panas. Sedangkan pada gambar 4.8 menampilkan grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai impact strength terhadap temperatur solution treatment.

Nilai impact strength spesimen as cast paduan aluminium ADC 12 adalah sebesar 0,02452 Joule/mm2, ditunjukkan pada gambar 4.7 yang tampak bahwa paduan aluminium ADC 12 mangalami kenaikan nilai impact strength setelah mengalami proses perlakuan panas precipitation hardening. Nilai impact strength tertinggi terdapat pada temperatur 510oC sebesar 0,05108 Joule/mm2, sedangkan harga impact strength yang paling rendah terdapat pada temperatur 550oC yaitu sebesar 0,02574 Joule/mm2.

Selain dipengaruhi oleh temperatur solution treatment, perubahan nilai impact strength juga dipengaruhi oleh pengaruh holding time. Berdasarkan data yang diperoleh, pada temperatur 510oC nilai impact strength paling kecil terjadi pada holding time 3 dan 4 jam, selanjutnya nilai impact strength mengalami kenaikkan pada holding time 5 dan 6 jam. Pada temperatur 530oC, nilai impact strength paling kecil terjadi pada holding time 3 jam, selanjutnya nilai impact strength mengalami kenaikan pada holding time 5 jam dan 6 jam. Pada temperatur 550oC, nilai impact strength terkecil terjadi pada holding time 3 jam, selanjutnya nilai impact strength mengalami kenaikkan pada holding time 5 dan 6 jam. Nilai impact strength mengalami peningkatan yang signifikan pada holding time 6 jam yang mana merupakan variasi holding time yang memiliki nilai impact strength tertinggi. Kecenderungan pola dari nilai grafik

62 pada gambar 4.7 memiliki kesamaan dengan hasil penelitian terdahulu oleh Asri K pada tahun 2012. [4], dalam penelitian tersebut paduan aluminium Al – Si – Mg mengalami peningkatan nilai impact strength seiring dengan bertambahnya holding time namun terjadi pada variasi temperatur yang paling rendah dari kesemua tingkatan variasi yang digunakan.

Apabila dihubungkan dengan faktor perubahan struktur mikro, pada gambar 4.7 dapat dilihat bahwa nilai impact strength paling tinggi pada temperatur 510oC dengan holding time 6 jam karena distribusi fasa silikon eutektik yang terbentuk ukurannya semakin membesar dan memiliki jarak yang berjauhan antara satu dengan yang lainnya. Hal yang terjadi pada penelitian ini adalah didapatkannya data impact strength yang berbanding terbalik dengan nilai hardness dari spesimen paduan aluminium ADC 12, peningkatan nilai impact strength dan penurunan nilai hardness ini disebabkan oleh pecahan partikel silikon yang tersperoidisasi saat proses perlakuan panas precipitation hardening T6 berlangsung. Speroidisasi partikel silikon yang mengandung presipitat CuAl2 ini berpengaruh terhadap sifat mekanik dari spesimen. Kondisi silikon speroid ini memberikan sifat keuletan, ketangguhan, dan kemampuan bentuk (machinability) yang baik, namun nilai kekerasannya sangat rendah. Kondisi inilah yang menyebabkan peningkatan nilai impact strength dan penurunan nilai hardness.

5.3 Pengaruh Holding Time dan Temperatur Solution Treatment Terhadap Hardness ADC 12

Berdasarkan data pada BAB 4 gambar 4.10 yang menampilkan grafik hubungan antara nilai hardness terhadap holding time yang mana nilai dari grafik tersebut diperoleh dari hasil pengujian hardness Brinell pada spesimen uji yang telah di berikan perlakuan panas dengan variasi holding time dan temperatur solution treatment, data grafik ini nantinya dapat dianalisa mengapa kecenderungan data yang terbentuk seperti

63 demikian dengan analisa yang dihubungkan dengan sumber terkait seperti referensi penelitian sebelumnya dan yang jelas bahwa perubahan sifat mekanik dengan karakteristik hardness yang terjadi disebabkan oleh perubahan dari struktur mikro dari spesimen paduan aluminium ADC 12 tersebut.

Nilai hardness dari spesimen as cast paduan aluminium ADC 12 adalah 59,679 BHN. Pada gambar 4.10 dapat dilihat bahwa spesimen paduan aluminium ADC 12 mengalami kenaikan nilai hardness setelah mengalami proses perlakuan panas precipitation hardening T6. Pada gambar 4.10 tersebut juga dapat dilihat pengaruh holding time terhadap nilai hardness spesimen tersebut, sedangkan pada gambar 4.11 menunjukkan pengaruh hubungan antara hardness dengan temperatur solution treatment yang menunjukkan pengaruh kenaikan nilai hardness dari spesimen as cast yang disebabkan oleh pengaruh temperatur solution treatment.

Nilai hardness tertinggi terjadi pada temperatur 550oC yaitu sebesar 106,390 BHN, selanjutnya mengalami penurunan nilai hardness dengan semakin berkurangnya temperatur solution treatment, sedangkan nilai hardness yang paling kecil terletak pada temperatur 510oC yaitu sebesar 93,370. Pada gambar 4.10 dapat dilihat bahwa pengaruh holding time terhadap nilai hardness pada masing – masing temperatur solution treatment. Untuk masing – masing temperatur solution treatment, nilai hardness paling tinggi terjadi pada holding time 4 jam, selanjutnya mengalami penurunan seiring semakin bertambahnya holding time dan nilai hardness paling kecil terdapat pada holding time 6 jam. Kecenderungan distribusi nilai hardness pada grafik yang diperoleh dari hasil pengujian spesimen paduan aluminium ADC 12 sama dengan hasil penelitian terdahulu oleh Asri K pada tahun 2012. [4] yang mana data pada grafik tersebut mengalami peningkatan hardness setelah diberikan proses perlakuan panas, nilai hardness akan meningkat hingga satu titik maksimal lalu setelah itu mengalami penurunan

64 sejalan dengan bertambahnya holding time dan temperatur solution treatment.

Apabila dihubungkan dengan faktor struktur mikro dan melihat data grafik yaitu semakin bertambahnya temperatur solution treatment maka akan meningkatkan nilai hardness dari spesimen paduan aluminium ADC 12 tersebut namun jika holding time bertambah akan terjadi peningkatan nilai hardness juga hingga mencapai nilai maksimal namun setelah hal tersebut akan terjadi penurunan nilai hardness sejalan dengan bertambahnya holding time. Kenaikan temperatur solution treatment akan menyebabkan bertambahnya ukuran silikon speroid menjadi diameter yang lebih besar dari diameter kritisnya. Dalam hal ini rate of coarsening berperan besar, dimana rate of coarsening akan meningkat seiring naiknya temperatur solution treatment. Peningkatan rate of coarsening akan mengakibatkan peningkatan diameter partikel tersperoidisasi.

Fakta yang terjadi bahwa dengan meningkatkan temperatur solution treatment, jumlah silikon speroid dengan diameter yang lebih besar dari diameter kritisnya akan meningkat sebesar 10% [4]. Kondisi speroid akan menyebabkan timbulnya tegangan antara partikel silikon dengan matriks sekelilingnya. Semakin banyak jumlah partikel silikon yang tersperoidisasi dan semakin besar diameternya, maka tegangan yang ditimbulkan akan semakin besar dan juga presipitat CuAl2 yang tumbuh seiring dengan diberikannya perlakuan panas pada spesimen juga berkontribusi dalam meningkatkan nilai hardness dari spesimen ADC 12 melalui peristiwa aging pada proses precipitation hardening T6. Hal tersebutlah yang menyebabkan terjadinya peningkatan nilai hardness dari spesimen paduan aluminium ADC 12 hingga mencapai satu nilai maksimal lalu menurun kembali seiring dengan bertambahnya holding time.

65

BAB 6

KESIMPULAN & SARAN

6.1 Kesimpulan Kesimpulan yang didapatkan dari penelitian yang

telah dilakukan dan berdasarkan pada analisa data serta pembahasan adalah sebagai berikut, yaitu:

1. Setelah dilakukannya proses perlakuan panas precipitation hardening T6 terjadi peningkatan nilai impact strength dan nilai hardness dari spesimen as cast ADC 12 dengan spesimen yang telah diberi perlakuan panas.

2. Nilai impact strength pada spesimen hasil perlakuan panas precipitation hardening T6 cenderung semakin meningkat seiring dengan bertambahnya holding time, sementara itu nilai impact strength akan cenderung menurun jika terjadi peningkatan temperatur solution treatment.

3. Nilai hardness dari spesimen yang telah diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6 akan meningkat seiring dengan penambahan holding time hingga mencapai satu nilai maksimum lalu mengalami penurunan nilai hardness sejalan dengan bertambahnya holding time yang diberikan, sedangkan nilai hardness akan mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya temperatur solution treatment.

4. Spesimen as cast ADC 12 memiliki struktur mikro yang terdiri dari silikon eutektik yang berbentuk kecil memanjang dengan jarak yang berhimpit satu sama lain dan dikelilingi oleh matriks aluminium solid solution, kemudian silikon tersebut membesar dan jaraknya merenggang (tersperoidisasi) seiring dengan bertambahnya holding time dan temperatur solution treatment.

5. Peningkatan nilai impact strength dan nilai hardness pada paduan aluminium ADC 12 yang telah diberikan perlakuan panas precipitation hardening T6 disebabkan oleh-

66

tersperoidisasinya fasa silikon eutektik yang mengandung CuAl2 yang berperan sebagai presipitat dalam matriks.

6.2 Saran Setelah diperolehnya kesimpulan dari penelitian yang

telah dilakukan maka sejalan dengan hal tersebut terdapat hal – hal yang dapat digunakan sebagai saran guna menunjang penelitian sejenis yang akan dilaksanakan selanjutnya, saran tersebut adalah pada saat pengecoran paduan aluminium ADC 12 diusahakan kandungan komposisi kimia dari material tersebut sudah sesuai dengan standar yang ada agar hasil sifat mekanik yang nantinya diharapkan dari proses perlakuan panas dapat tercapai dengan baik.

67

Daftar Pustaka

[1]. Abdillah, F., 2010. “Perlakuan Panas Paduan AL – Si

Prototipe Piston Berbasis Material Piston Bekas.” Thesis S-2 Teknik Mesin Universitas Diponogoro Semarang.

[2]. Firman, R. P., 2012. “Pengaruh Solution Treatment Dalam Garam Cair Dan Dapur Pemanas Konvensional T6 Terhadap Sifat Mekanik Al – Si – Mg”. Jurusan Teknik Mesin – Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[3]. Firdianto, Arie. 2006. “Studi Eksperimental Pengaruh Perlakuan Panas T6 Ulang Terhadap Perbaikan Sifat Mekanis Pada Paduan Aluminium A356.0 Yang Mengalami Gagal Proses Perlakuan Panas T6 Sebelumnya”. Jurusan Teknik Mesin – Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[4]. Kusumaningtyas, Asri. 2012. “Studi Eksperimental Perbandingan Pengaruh Variasi Solution Treatment Pada Perlakuan Panas Precipitation Hardening T6 Terhadap Sifat Mekanik Paduan Al – Si – Mg”. Jurusan Teknik Mesin – Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[5]. Pezda, J. 2012. “Heat Treatment Of AlZn10Si7MgCu Alloy And Its Effect On Change Of Mechanical Properties”. Archives of Foundry Engineering Volume 12, 135-138.

[6]. Callister, W. D. Materials Science and Engineering: An Introduction, 7th Edition. New York: John Willey and Sons. 2007

[7]. JSA, JIS Handbook. 2006. [8]. ASM Handbook, Volume 3, Alloy Phase Diagrams.

1992. [9]. Kajian Kebijakan Pengembangan Industri Mineral

Sebagai Kawasan Ekonomi Khusus. Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia. 2012.

68

[10]. Paryono. 2011. “Pengaruh Perlakuan Panas T6

Terhadap Kekerasan Pada Paduan Aluminium ADC 12 Hasil Proses High Pressure Die Casting (HPDC)”. Jurusan Teknik Mesin – Politeknik Negeri Semarang.

[11]. Raghavan, V. 2007. “Al – Cu – Si (Aluminum – Copper – Silicon)”. Journal of Phase Equilibria and Diffusion Volume 28 No. 2, 2007.

[12]. Metal Handbook. Atlas of Microstructures of Industrial Alloys 8th Edition Vol. 7. American Society for Metals. Ohio 1972.

[13]. Hamasaki, Masafumi. 2013. “Solidofocation Microstructure and Critical Conditions of Shrinkage Porosity Generation in Die Casting Process of JIS-ADC12 (A383) Alloy”. Materials Transactions Volume 54, No. 7, 2013 pp 1131 to 1139. Japan Fondry Engineering Society.

69

Lampiran 1

Spesifikasi paduan aluminium ADC 12 dari CV. Industri Cahaya Cipta Indonesia.

70

Lampiran 2

Hasil pengujian spectrometer di laboratorium material PPNS.

71

BIODATA PENULIS

I Gede Brahmanda Aditiya Paramartha lahir di Candikuning pada 25 Agustus 1993 adalah anak pertama dari dua bersaudara pasangan I Nyoman Sudiatna dan Ni Nyoman Werni, memiliki seorang adik perempuan bernama Ni Made Mahela Adhistaya Kristiyanti. Penulis yang akrab di panggil Brahmanda ini memulai pendidikannya dari TK Bina Putra I pada tahun 1998-1999 dan sekolah dasar di SD nomor 4

Candikuning pada tahun 1999-2005. Penulis melanjutkan sekolah ke SMPN 1 Baturiti pada tahun 2005-2008, sedangkan pendidikan tingkat atas dilalui di SMAN 1 Singaraja pada tahun 2008-2011.

Penulis melanjutkan pendidikan di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya pada jurusan Teknik Mesin. Selama kuliah, penulis aktif sebagai asisten Laboratorium Metalurgi sejak semester 7 dan aktif juga di kegiatan non akademik yaitu pada Lembaga Bengkel Mahasiswa Mesin sebagai Kabiro Riset dan Pelatihan Divisi Roda 2.

Saran dan kritik yang membangun untuk penulis dapat dikirim melalui email [email protected] atau [email protected].

studi eksperimental pengaruh perlakuan panas...

Documents